第二节交通安全中的一些简单物理知识

第二节交通安全中的一些简单物理知识快速列车、高速公路、立交桥、地铁、轻轨、先进的空运、海运构筑的现代交通网遍布全球，它与现代人的生活密切相关。现代交通中的许多问题都跟物理知识有关。自然只赋予每个人一次生命的机会，生命是多么的可贵.现代科学技术创造出了各种各样的交通工具，给人类的生活带来了便利，同时也成为掠夺生命的工具,.交通工具是物理知识应用的结晶，应用物理知识能够认识交通肇事成因以及预防方法，从而将交通安全根固在头脑中.我们每天都会行走在路上，对于道路两边的标志可能熟视无睹了，其实有些标志中蕴含了许多物理知识，现举例说明：1、“上、下陡坡”标志（图1）：蕴含了动能和重力势能的转化，考试时还可能假设没有其它能量转化时，则机械能守恒。2、“向左或右急转弯”标志（图2）：蕴含了惯性的知识，可能会考查转弯时坐在车中的乘客或物体会向哪侧倾斜。3、“易滑”标志（图3）和“路滑慢行”标志（图4）：蕴含了摩擦力的知识，地面光滑摩擦力变小，同时也可结合惯性知识考查，如由于地面易滑，由于惯性行驶的车辆在刹车后会继续前行一段距离，故应在此路段减速慢行。4、“禁止鸣喇叭”标志（图5）：蕴含了声现象知识，在市区或学校、医院附近通常会有此标志，意思是鸣喇叭会产生噪音，影响人们的生活和学习，考查点是噪音及其预防为主。5、“限制速度”标志（图6）：蕴含了运动学知识，意思是该路段限制速度是40km/h，可以结合路程或时间考查速度方面的计算。6、“限制质量”标志（图7）：蕴含了质量的知识，意思是此路（桥）面承受的最大质量是10吨，可以考查质量、压强及过载造成路（桥）面毁坏等方面的问题。【例】2008年6月6日《海峡都市报》刊登了《货车超限超载、国道不堪重负》一文，报道了“104国道设计使用年限为15年以上，但使用5年后就大修，现已伤痕累累……”（如图所示）。有些运输单位和个人只顾自己的利益，不顾国家利益，让汽车成倍的超载是损坏路面的直接原因。请你运用所学知识解释汽车严重超载加快路面损坏的原因（只需答出一种合理的原因即可）。答（1）力的作用效果会使物体形状发生改变，汽车成倍超载，对地面压力成倍增加，路面的形变加大，容易引起路面断裂。（2）车成倍超载，对地面压力成僧增加，轮胎个数不变，接触面积基本不变，根据压强公式P＝F/S可知，车对地面压强成倍增加，对路面破坏加重。（3）车轮与路面的粗糙程度不变，车成倍超载，对地面压力成倍增加。路面受到的摩擦力也就成倍增加，导致路面磨损加快。7、“车距确认”标志（图8）：蕴含了运动学知识，意思是让车辆确认一下彼此的间距，以保持安全间距，防止由于惯性发生追尾等交通事故。8、“里程碑”标志（图9）：蕴含了运动学知识，意思是距某地还有多少公里，可以结合汽车的行驶速度考查速度方面的问题。近年来道路相继改建成一、二级公路，大大地促讲了经济发展，给人们出行带来了方便。遗憾的是在某些岔路口，人车相撞的交通事故有所增加。有人猜想事故的出现与行人横过公路时的错误判断有关。(1)某同学准备横过公路时，正好有一辆汽车从距岔路口1O0m处以72km／h的速度驶过来，如果公路宽12m，问该同学以1．2m／s的正常步行速度能否在汽车到达岔路口前完全通过公路?(2)为了减少在岔路口发生人车相撞事故，请你分别向交警部门(或公路建设部门)、汽车司机和过路的行人，各提一项合理的建议。分析：v车＝72km／h＝20m／s汽车到达岔路口的时间：t车＝5s该同学完全通过公路所需时间：t人＝10s因为t人＞t车所以该同学不能完全通过公路，有人车相撞的危险。建议：交警部门：例：(1)设立警示标志，提醒注意岔路口。(2)设立强制减速带。汽车司机：例：(1)通过岔路口时要减速慢行。(2)注意观察，避让行人。过路行人：例：(1)正确估计车速和车距，保证足够过路时间。(2)宁停三分，不抢一秒。为保证行车安全，我国制定了《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》。该条例对不同车型有不同的最高车速限制：在高速公路上行驶的小型载客汽车最高车速120km/h其他机动车不得超过100km/h，摩托车不得超过80km/h。机动车在高速公路上行驶，车速超过100km/h时，应当与同车道前车保持100m以上的距离，车速低于100km/h时，与同车道前车距离可以适当缩短，但最小距离不得小于50m。该条例还规定，当实际道路限速标志标明的车速与条例中关于车道行驶车速的规定不一致时，应按照实际道路限速标志标明的车速行驶（如图所示）。在很多情况下，需要避免碰撞。例如，驾驶汽车一定要控制行驶速度，如果行驶速度太大，汽车的动量会很大，驾驶员很难在短时间内刹住汽车，就有可能出现撞车、撞人等恶性交通事故（如图1所示）。为保证驾乘人员的安全，车内人员都必须系上安全带，有的汽车在相关部位还装了安全气囊。这些设施可以起缓冲作用（延长作用力的作用时间），减轻交通事故对车内人员的伤害（如图2所示）。思考与讨论安全带和头枕汽车中安全措施之一是座位上设置有安全带和头枕。安全带是一种斜系在乘员身上的带子，它在缓慢拉动时很松动，在迅猛抽动时则被卡住，不能拉伸；头枕处在座椅上方乘员的头部位置，是一个固定且表面松软的枕头。当突然发生撞车事故时，乘员会发生什么情况？为什么？安全带和头枕分别在什么情况下起作用？试讨论一下。科学漫步认识道路交通信号灯道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。适用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行。s150标准型警示/指示灯LED（发光二极管）是近年来开发生产的一种新型光源，具有耗电小（电流只有10~20mA）、亮度高（光强可达上万个mcd）、体积小（直径最小可达3mm）、重量轻（一颗发光二极管仅重零点几克）、寿命长（平均寿命10万小时）等优点。现已逐步代替白炽灯、低压卤钨灯制作道路交通信号灯。信号灯-发展历史俗称红绿灯。19世纪初，在英国中部的约克城，红、绿装分别代表女性的不同身份。其中，着红装的女人表示我已结婚，而着绿装的女人则是未婚者。后来，英国伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故，于是人们受到红绿装启发，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德·哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命。从此，城市的交通信号灯被取缔了。直到1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。信号灯-中国情结中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制，从采用计算机控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善。信号灯-公路交通信号灯公路交通信号灯的种类有:机动车道信号灯,人行横道信号灯,非机动车道信号灯,方向指示信号灯,移动式交通信号灯,太阳能闪光警告信号灯,收费站天棚信号灯。信号灯铁路信号灯铁路信号分为视觉信号和听觉信号，可以说是有声有色，多姿多彩。它们是指示列车运行和调车作业的命令，有关行车人员必须严格执行。铁路信号是人们在实践中逐步发明和完善的。早期的铁路开始行车时，是由铁路职工骑马在前面引导列车运行。为了醒目，他们带着礼帽，身穿黑大衣和白色裤子，用手信号指挥列车前进或停止。当时铁路仅限于白天行车，列车很少，速度大约每小时6～16公里，所以由人骑马来指挥，安全上没什么问题。以后，列车对数多了，速度也快了，骑马已跑不过火车，跟在火车后面打信号还有什么用？为了确保安全，人们开始研究固定的信号设备：用一块长方形的板子，横向线路是停车信号，顺向线路是进行信号。可是顺向线路的板子实际上很难看见，所以又在顶端加块圆板。当必须在晚间开车时，就以红色灯光表示停车信号，白色灯光表示进行信号。随着列车速度的不断提高，要求从远方就能准确看到信号的显示。人们发现，在面积相等的情况下，圆形、方形和长方形相比，以长方形看得最远。因此，1841年英国人戈里高利提出用长方形臂板作为信号显示，装设在伦敦桥车站。这是铁路上首次使用的臂板式信号机。这种臂板式信号机有两种显示：水平位置表示停车信号，向下倾斜45度表示进行信号。夜间仍用红色灯光表示停车，用白色灯光表示进行。但是，后来发现白色灯光容易和铁路附近的家用灯光混淆，就改用了绿色灯光。