如图所示，在一次汽车正面碰撞试验中，设计人员将一个模拟人放在试验车的驾驶位上，代替真人进行试验．试验车辆总质量（包括模拟人）为1500kg，车辆沿着长直轨道以72km/h的速度垂直撞

Question

如图所示，在一次汽车正面碰撞试验中，设计人员将一个模拟人放在试验车的驾驶位上，代替真人进行试验．试验车辆总质量（包括模拟人）为1500kg，车辆沿着长直轨道以72km/h的速度垂直撞向坚固的墙壁，安全气囊随即弹开．监测发现，试验车在碰撞发生后的200ms（毫秒）内速度降到零，安全气囊在30ms左右就已经弹开并且充满气体，模拟人的头部在与安全气囊接触后的1000ms内速度降到零，近似认为安全气囊与模拟人的头部始终在同一条水平线上，试验车在和墙壁的碰撞中、模拟人的头部在和安全气囊的碰撞中均做匀减速直线运动，取重力加速度为10m/s²．在这次试验中：

（1）求试验车对墙壁的平均撞击力；
（2）模拟人的头部所受的平均撞击力大约相当于头部重力的多少倍．

Answer 1

（1）以试验车为研究对象，由匀变速直线运动规律：
a1=(△v)/(△t)=(0-(72)/(3.6))/(0.2)m/s2=100m/s2，
墙壁对试验车的平均撞击力为F₁，试验车对墙壁的平均撞击力为F₁′．
由牛顿第二定律有：F1=Ma1=1500×100N=1.5×105N．
由牛顿第三定律有：F1′=1.5×105N．
（2）以头部为研究对象，由匀变速直线运动规律：
a=(△v)/(△t)=(0-(72)/(3.6))/(1)m/s2=20m/s2，
设头部质量为m，所受的平均撞击力F₂，
由牛顿第二定律有：F₂=ma₂=20m
倍数n=(F2)/(mg)=2．
答：（1）试验车对墙壁的平均撞击力为1.5×10⁵N；
（2）人的头部所受的平均撞击力大约相当于头部重力的2倍．