小飞虫那么轻,竟然会被车撞死

大家如果晚上跑高速的,有没有遇到这种情况:车前面和后视镜上是密密麻麻的小虫子尸体。我就想虫子这么小这么轻,怎么会被车撞死呢?撞击中虫究竟受了多大的力,这引起了我强烈的好奇。虫子,你成功引起了我的注意。
马上算一算。假设,虫子飞行速度很低,近似静止,虫身体长度5毫米,重量2毫克,汽车时速120公里,汽车撞到虫子后车速不变。根据动量定理可以得出汽车撞虫子平均力的表达式。分别代入各数据,算出虫子受的撞击力是0.44N。
这是啥概念呢?2019年德国慕尼黑法医研究所做了试验,轻拍和重拍,手掌所受的平均作用力约在80N-860N,手掌面积按长宽18厘米和8厘米估算,小虫面积按长宽5毫米和1毫米估算,那么小虫对应受力约为0.03到0.3牛。这意味着汽车给小虫的撞击力已经约等于甚至大于手掌重拍了。以抓蚊子的经验看,只要能拍到,都不用拍太重,就足以让蚊子从三维变成二维。
由此可见,时速120公里的汽车撞死虫子,确实易如反掌。在查资料中发现,关于汽车撞虫子,居然还有专业的团队在各个领域做研究。比如环境方面的研究,丹麦学者发现在1997到2017这20年间,汽车撞死的虫子数量减少了80%,借此说明杀虫剂的使用对环境的影响。
还有流体力学方面的研究。英国研究团队发现现代更具流线型的汽车,相比传统的厢型汽车,对虫子的杀伤力更强。他们推测是厢型汽车推开了前方更大范围的空气。
我用天洑国产流体仿真软件AICFD仿真模拟了厢型汽车和流线型汽车头部情况。结果对比很明显,以相同速度行驶时,厢型汽车前方产生的压力值更高,高压区域也更大。
这样车前方就有更大范围更强的压力波,这压力波会提前通知小虫子逃开。
其实还有个和汽车撞小虫子很像,但危害更大的现象,是飞机撞鸟。据国际民航组织统计,全球每年发生鸟撞飞机事件两万多起,造成的损失高达100多亿美元。因此,机场都会安装驱鸟设备,确保鸟类不在周边聚集。但这么做也还不能完全避免,我们时常还是会看到飞机撞鸟后返航的新闻。不过有一点稍微让人宽慰的是,撞鸟事故比较少造成人员伤亡,多数只是飞机受伤,造成经济损失。
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