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危险时如何快准狠砸碎车窗玻璃？

科普中国微平台 2016-08-02 浏览93次

夏日雨绵绵，最近一段时间，全国各地没少遭大暴雨袭击，暴雨积水多发，车辆被困现象普遍。那么，如何在危机时刻，快、准、狠的砸碎车窗玻璃来逃生呢？今天，小编为您解读砸钢化玻璃这点事。

什么是钢化玻璃

钢化玻璃是将普通退火玻璃先切割成要求尺寸，然后加热到接近的软化点，再进行快速均匀的冷却而得到。钢化处理后玻璃表面形成均匀压应力，而内部则形成张应力，使玻璃的性能得以大幅度提高，抗拉度是普通玻璃的3倍以上，抗冲击力是普通玻璃的5倍以上。另外，其承载能力、抗风压性、抗寒暑性，抗冲击性等性能也均有很高的增强。

由于钢化玻璃破碎后，碎片会破成均匀的小颗粒并且没有普遍玻璃刀状的尖角，从而被称为安全玻璃而广泛用于汽车、室内装饰之中，以及高楼层对外开窗户上。

砸车窗钢化玻璃，该如何选择工具？

节目中，参与砸玻璃实验的工具有三种：鹤嘴锤、石头凿、十字镐。这些工具是否能砸碎、为何能砸碎玻璃？有以下两个原因：

1.相同作用力下，尖锐工具更易砸碎玻璃。

根据物理公式P=F/S，（P为压强，F为作用力，S为受力面积）在作用力相同的情况下，受力面积越小，压强越大。作用在玻璃上的压强越大，玻璃越容易碎。鹤嘴锤和石头凿这两样工具尖锐，相同作用力下，尖锐工具单位面积作用在玻璃上的力大，因此，这两样工具是能够砸碎钢化玻璃的。而十字镐由于其头部光滑，不是非常尖锐，相同作用力下，单位作用在玻璃上的力就小，砸不碎钢化玻璃。

2.质量大的工具，产生作用力更大。

根据动量定律，质量大的工具，在相同作用时间和速度变化量的前提下，给玻璃的冲击力大(即锤子所受合外力)。因此，像网络盛传的汽车头枕、高跟鞋鞋跟等工具，对于砸玻璃的效果并不很好，这些工具虽然属于尖锐工具，但质量不够大，如要破窗，需要砸窗人有一定的技巧和力量。

附动量定律：物体动量的增量等于它所受合外力的冲量即Ft=mΔv，其中F为物体所受合外力，t为作用力的作用时间，m为物体质量，Δv为物体速度变化量。

为什么要选玻璃的4个角来砸？

一方面，从强度角度来看，钢化玻璃是预应力结构。钢化玻璃在高温锻造后，在出钢化炉的瞬间玻璃表面通过风压冷却，玻璃内部还在向外膨胀（热涨冷缩），但表面已经被冷却。这样会形成两个作用力，一个向外的张应力，一个向内的压应力。而钢化玻璃的边角处是最容易产生应力集中的区域，在同等外力作用下，结构上也最容易被破坏，砸玻璃边角区域需要的力度比中间区域会小很多。另一方面，从能量角度，可以把钢化玻璃想象成一张弹性膜，玻璃会发生形变，中间区域受外力作用时，玻璃向一侧瞬间突起，可吸收一部分能量，从而不易被敲碎。如果敲击的是四个角，由于靠近窗子的边框有固定作用，发生的形变量小，从而使敲击的能量发挥作用最大化，容易击碎。