牛顿运动三定律-道路交通事故车速鉴定的方法和案例选析

牛顿第一定律 任何物体都将保持静止或做匀速直线运动的状态，直到其他物体施加的力迫使它改变这种状态为止。

牛顿第一定律指出，力并不是物体运动的原因，保持自身原有的运动状态（静止或做匀速直线运动）是物体固有的属性，这种属性称为“惯性”，所以牛顿第一定律又称为“惯性定律”。牛顿第一定律又可以换一种方式表述：如果物体不受力的作用或作用于物体上的合外力为零，物体将保持静止或做匀速直线运动的状态。例如，从经验中知道，在水平平直的公路上行驶的小轿车，如果驾驶员松开加速踏板和离合器踏板，它能够在路面上滑行很远的距离，这是因为，作用在小轿车上的合外力较小。合外力在竖直方向有向下的地心引力（重力）和向上的地面对汽车的支持力，它们互相抵消；在水平方向只有轮胎与路面的滚动摩擦阻力和空气阻力，滚动摩擦阻力很小，由于小轿车外形设计呈流线形，空气阻力也大幅减小。如果滚动阻力和空气阻力都不存在，可以想象，小轿车受到的合外力为零，它将如牛顿第一定律所说的那样，一直保持匀速直线运动的状态。

惯性定律与交通事故中很多现象直接关联。汽车在行驶中，特别是高速行驶中乘员必须系上安全带，就是为了防止汽车一旦发生事故（例如与其他汽车或与障碍物碰撞）时，汽车突然改变运动状态，由高速向前行驶突然改变为停止甚至向后倒退，而车上的乘员因为惯性仍然按汽车的原有速度向前方运动，结果造成伤害甚至死亡。安全带可以对人体的前冲进行缓冲。据统计，安全带可以减少碰撞事故中60%的死亡。在交通事故现场，常能看到这样的现象：在汽车碰撞事故中，车上未系安全带的乘员有时会撞破汽车前风窗玻璃抛落到汽车的前方；而在二轮摩托车的碰撞事故中，车上的乘员因为没有什么东西阻挡，往往因惯性抛落到距离碰撞点很远的前方。儿童之所以不能坐前排乘客位置，是因为安全带一般是为成人设计的，并不适合于儿童；实践证明，儿童即使系了安全带，发生事故时也会被安全带勒住颈部或从安全带滑脱飞向前方的仪表板或前风窗玻璃。保护儿童最安全的方法是把他们安置在后排特制的安全座椅上。

牛顿第一定律指出，力不是物体运动的原因，而是物体运动状态改变的原因。物体运动状态的改变就是产生加速度。那么力与加速度是什么关系呢？这就是牛顿第二定律所要回答的问题。

牛顿第二定律 物体受到外力作用时，它所获得的加速度的大小与外力的大小成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。

牛顿第二定律可用符号表示为

式中，a表示物体的加速度（m/s²）；m表示物体的质量（kg）；F表示物体所受到的合力（N）。在一般情况下，作用在物体上有好几个外力，此时第二定律所说的“外力”是指所有外力的合力。此外，力和加速度都是有方向的，数学中称为“矢量”，必要时以黑体字母表示；而质量和距离等量是没有方向的，称为标量，以普通字母表示。(www.xing528.com)

牛顿第二定律是牛顿力学的核心，所有其他实际应用的公式基本上都是从式（2-9）推导出来的。式（2-9）又常常写成大家更熟悉的形式：

牛顿第三定律 当物体A以作用力F作用于物体B时，物体B也以反作用力F′作用于物体A，F和F′在同一直线上，大小相等，方向相反，并且分别作用于不同的物体。

根据牛顿第三定律，在交通事故中，当两辆汽车发生迎面碰撞时，不论汽车质量的大小，它们的相互作用力是相等的。例如一辆大货车与一辆小轿车迎面碰撞，大货车把小轿车撞倒退，这不是因为大货车对小轿车的撞击力比小轿车对大货车的撞击力大，根据牛顿第三定律，它们彼此的作用力是大小相等的。小轿车之所以被撞倒退，是因为它的质量比大货车小很多，在同样大小的撞击力作用下，它产生了很大的向后的加速度，运动状态由前进改变为后退；而大货车因为质量大，同样的撞击力只产生很小的向后的加速度，运动状态的改变只是降低了前进的速度。其过程如图2-4所示。又例如，当一辆大客车与横穿公路的行人发生碰撞时，它们相互的作用力也是相等的，但大客车的质量约是行人质量的200倍（大客车的质量一般超过10t，而行人的质量只有数十千克），所以行人产生的加速度200倍于大客车。碰撞的实际结果是行人带着汽车的速度向前方抛出，而碰撞对大客车的减速则可以忽略不计。

图2-4 在相等大小的作用力和反作用力作用下，大货车将小轿车撞倒退