两辆速度60km的汽车相向碰撞是否等于一辆车以120km/h的速度撞到墙上#

背景#

在2026年3月19日举行的小米SU7新一代发布会上,雷军在介绍车辆碰撞安全时表示:“50%的偏置,60km/h车对车正面碰撞,各位两辆车都是60km/h,相对时速120km/h,相当于一辆车120km/h撞到墙上”。‌‌此话一出,引发网友广泛争议,雷总承认将两车对撞等效于单车120km/h撞墙是口误。

争议核心#

这句“相当于一辆车120km/h撞到墙上”的类比引发了广泛讨论。许多网友和物理爱好者指出,从物理学的动能公式(\(E={1 \over 2}mv^2\))分析,这种简化类比存在错误。‌‌
‌关键差异‌:两辆质量相同的车各以60km/h对撞时,‌每辆车承受的碰撞能量(动能)相当于自身以60km/h的速度撞击固定墙体‌。而一辆车以120km/h撞墙时,其动能是60km/h时的‌四倍‌(因为动能与速度的平方成正比)。因此,两者带来的冲击力完全不同,不能简单用速度相加来等效。‌‌

辨伪存真#

雷总,作为武汉大学优秀毕业生,计算机科学专业,大学物理应该是必修课程。之前好像犯过30度的水加30度的水等于60度的错误,这次,虽然他已经道歉了,但是雷总这次真的又错了吗?

“60km/h车对车正面碰撞” 和“相当于一辆车120km/h撞到墙上”的本质是参考系的不同。当然我们在经典物理范围内讨论,不考虑复杂的相对论效应。 我们作如下梳理和问题简化:

  1. “相当于一辆车120km/h撞到墙上”,考虑墙和车许多物理特性的差异,比如硬度差异,这句话改成“相当于一辆车120km/h撞到另一辆静止的车上”

  2. 参考经典物理常用的简化方法,忽略地面摩擦的影响

  3. 真实的碰撞是介于完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞之间的,目前汽车均有吸能设计,因此可以简化为完全非弹性碰撞模型,即碰撞后粘在了一起

  4. 碰撞的伤害程度,实际是动能转化为了多少内能

  5. 两辆车的碰撞发生在惯性系中,根据物理学相对性原理,选择不同参考系物理学定律是相同的,也就是说不会因为选的参考系不同,导致结果不同。

我们用选择不同的参考系来计算,对比动能的损失,下面做详细推导:

  1. 选择地面为参考系,取向右为正方向,A、B两车相对碰撞

    根据动量守恒和能量守恒,可以得到:

\[\begin{split} \left\{ \begin{aligned} m_A v - m_B v &= (m_A+m_B) v' \\ {1 \over 2}m_A v^2 + {1 \over 2}m_B v^2 &= {1 \over 2}(m_A+m_B) v'^2 +\Delta E \end{aligned} \right. \end{split}\]
\[ v' = {m_A -m_B \over m_A+m_B}v \]

\(v'\) 代入方程,得到:

\[ \Delta E=2{m_Am_B \over m_A+m_B}v^2 \]

  1. 选择B车为参考系,B速度为0,A车相对B车速度即 \(2v\) ,取向右为正方向

    根据动量守恒和能量守恒,可以得到:

\[\begin{split} \left\{ \begin{aligned} m_A 2v + m_B 0 &= (m_A+m_B) v' \\ {1 \over 2}m_A (2v)^2 + {1 \over 2}m_B 0^2 &= {1 \over 2}(m_A+m_B) v'^2 +\Delta E \end{aligned} \right. \end{split}\]
\[ v' = {2m_A \over m_A+m_B}v \]

\(v'\) 代入方程,得到:

\[ \Delta E=2{m_Am_B \over m_A+m_B}v^2 \]
  1. 若选择A车为参考系,A速度为0,B车相对A车速度即 \(-2v\) ,取向右为正方向,可以得到同样结果,这里不再赘述。

结论#

根据我们的推导,选择不同的参考系,对于动能转化为内能的损失,结果是相同的,也就是说其伤害程度是相同的。
速度、动量、动能、电势都是相对量,不同的参考系是不同的。例如,单讲电势的大小意义不大,电势差即电压才有意义。
其实,大家可以思考一下,我们常说的速度都是参考地面的,但是实际地球也在绕着太阳运动,地球也有自转,如果选择地心为参考系,那地球赤道处的自转线速度高达465米/秒,约1670公里/小时,地面上每个物体的动能简直是天文数字。
当你拉起你女朋友的手,可以描述为约等于1670公里/小时的你和约等于1670公里/小时的你女朋友发生碰撞,相当于你以近似0的速度撞向你女朋友。这时候,你还会觉得雷总的加法有误吗?

60+60=120,这次雷总没说错。