解惑“空难幸存”

摘 要 航空史上发生过多次“空难”，但在不少严重的空难中居然还有幸存者，常让人觉得不可思议。用运动学理论来分析这一现象就会明白，“空难幸存”主要的原因是坠机瞬间，机舱内每一点的速度不同，在速度小的位置，生存的机率就会比较大。

关键词 解惑 空难 幸存者

中图分类号：V328 文献标识码：A

历史上发生过多次“空难幸存”的事，常让人觉得不可思议。2014年7月23日发生在台湾澎湖的坠机事件，48人遇难，10人幸存。而且幸存者中有一人伤得很轻，他出了客机残骸后又返回去救出他的恋人，顺带还救了一个孩子。为什么同乘一架飞机，命运如此不同？

用运动学的理论来分析就很清楚了。主要的原因是坠机瞬间，机舱内每一点的速度是不同的。

比方说转动的风扇，扇叶上各点都在绕轴心做圆周运动，每点的速度大小都是转速乘半径，离轴心越远的点速度越大，而轴心那一点的速度为零。这种运动称为定轴转动。

但飞机坠落时并不是做定轴转动，而可能是在某个铅垂面上做“平面运动”。所谓“平面运动”是指物体在运动时，物体内任一点到某一平面的距离保持不变。比如擦黑板时，黑板擦做平面运动，此时黑板擦里的任一点到黑板面的距离保持不变。再比如在水平路面上行驶的汽车，车厢也是做平面运动，车厢上的任一点到水平路面的高度保持不变。

运动学告诉我们：做平面运动的物体，任一瞬间，必有且仅有一个点的速度为零，此点称为“瞬心”，或称“瞬时速度中心”。在某一瞬间，整个物体绕着这个“瞬心”转动。比如自行车的车轮在地面上滚动时，轮子上与地面接触的点就是“瞬心”；汽车转弯时，有个转弯半径和圆心，这个圆心就是“瞬心”。“瞬心”有两个特点：一是位置不固定，不同的时刻在不同的位置；二是“瞬心”不一定在物体内。

按这个瞬心理论，可以解释上面说到的那对恋人的幸运了。飞机坠地时，这两人刚好离“瞬心”近，连顺带救出的小孩也近“瞬心”，所以他们当时的速度都不快，于是幸免于难。而同机有一家六口全部遇难，可以推知他们的座位挨得很近，但都远离“瞬心”，飞机坠地时他们具有很快的速度。按动能公式，每个人当时的动能是二分之一乘个人质量乘速度的平方。以这么大的动能撞向地面，后果是灾难性的。至于第二天（7月24日）发生的阿尔及利亚客机空难，应该是“瞬心”离飞机很远，所以造成了机上188人全部遇难。

如何能让“瞬心”尽量靠近飞机呢？需要飞机尽可能做“拉起”的动作，用往上“拉起”来抵消下坠的速度，是空难幸存的不二选择。从台湾客机生还的人数看，当时飞机应该是做了“拉起”的动作的。

为什么做“平面运动”的物体一定会有个“瞬心”呢？这就要说到“平行移动”。

“平行移动”简称“平动”，是指物体在运动时，物体内任意两点构成的线段始终与初始位置平行。比如在平坦路面上直线行驶的汽车，其车厢就是做“平动”；有一种训练器材叫“板”，“板”在摆动过程中始终与地面平行，也是作平动。平动物体上任一点的轨迹，速度，加速度都相等。根据轨迹的形状，可将“平动”分为“直线型平动”与“曲线型平动”，如刚才提到的直线运动的车厢是作“直线型平动”，而“板”是作“曲线型平动”。曲线还可以是平面曲线或空间曲线。

“平面运动”可以看作是“平动”与“定轴转动”的组合。比如擦黑板时，黑板擦从位置A移动到位置B，不用管轨迹如何，可以认为黑板擦的运动是从位置A平行移动到位置B后再定轴转动过一个角度形成的平面运动。

此时定轴转动的轴心是任选的，称其为“基点”。“基点”是有速度的，其速度大小是物体从位置A平行移动到位置B时的速度大小。物体上其它点的速度既要考虑平行移动时的速度也要加上定轴转动时的速度。因为定轴转动时各点的速度大小和方向都不同，而平行移动时各点的大小和方向都相同，这两种速度相加时，一定可以找到一点使其速度大小为零。这一点就在过“基点”并与“基点”的速度方向垂直的直线上，这就是“瞬心”。

于是，找“瞬心”的办法也清楚了：如果知道物体上两个点的速度方向，则分别过这两个点，作两条与各点速度方向垂直的直线，这两条直线的交点就是“瞬心”。如果这两条垂线平行，认为它们交于无穷远，说明“瞬心”在无穷远，物体作“瞬时平动”；如果这两条垂线重合，则把两点速度矢量的箭头连线，此线与垂线的交点就是“瞬心”；如果此线仍与垂线平行，则物体仍是做“瞬时平动”。

如果飞机落地时是“瞬时平动”，因为平动物体内各点速度大小相等，则全体乘客要么同生，要么同死。缓慢减速就是安全着陆，猛烈减速就是空难。空难时只要有生还者，就说明飞机坠地瞬间不是“瞬时平动”，而且当时“瞬心”在离飞机不远的位置。至于此位置是靠近机头还是机尾，就看当时的操作了。