議台灣遊覽車為何較容易失控翻覆

鑑於近日遊覽車翻覆事件頻傳，國內某知名媒體於2016年04月27日以醒目的標題《台灣遊覽車為何較容易失控翻覆》報導之。此文刊出，確實對遊覽車部分業者目無法紀，將客艙高度從標準的3.5公尺提高到3.8公尺的行為揭示，發揮警示效果。並直指將客艙高度提高，是造成台灣遊覽車為何較容易失控翻覆的主因。短短數日，此文亦獲諸多網路媒體轉載，影響深遠。
此議題見諸媒體，彰顯此類有關公共安全問題是民眾所重視與關切的。若干只問利益、目無法紀的無良廠商行徑是應譴責、撻伐的。此文的標題為《台灣遊覽車為何較容易失控翻覆》，可窺知媒體是有如老師上課般，有對台灣遊覽車為何較容易失控、翻覆的原因說清楚、講明白的強烈企圖心。然細讀全文，文中有一段論述：「將客艙高度從標準的3.5公尺提高到3.8公尺，車體的重心也相對提高，對行車穩定度造成影響。重心越高，轉彎時產生的『離心力』也就越大；提高高度的遊覽車，重量較重，已經比一般遊覽車容易偏離，過彎或切換車道時，若再加上高速行駛，將產生更大的離心力，造成車體搖擺失控、偏離車道，甚至翻覆。」。筆者是退休教師，對文中出現『重心_(註1)越高，轉彎時產生的離心力也就越大』此明顯錯誤的命題，好為人師的癮頭發作，不吐不快。
客艙高度從標準的3.5公尺提高到3.8公尺，重心_(註1)確實會提高，重心提高後，確實也是遊覽車轉彎時容易造成因失去平衡而翻覆的原因。不倒翁之所以不倒，係因為其重心夠低，不管對其如何施力，其重心之鉛錘投影位置永遠在不倒翁之有效底面內。運動中的物體要保證不翻覆，除要滿足其重心之鉛錘投影位置永遠在物體之有效底面此一要件外，因汽車在過彎時，會因速度與運動軌道之迴轉半徑之不同，而形成大小不一的離心力F_c，依牛頓第2運動定理_(註2) 及物體在曲線運動時因方向之改變會產生向心加速度，為平衡此向心加速度，產生一大小相等，方向相反的虛擬加速度，名為離心加速度。離心力F_c：
F_c=mv²/r，式中
F_c：離心力N (牛頓)
m：汽車質量，單位為kg (公斤)
v：車速，單位為m/s (公尺/秒)
r：汽車轉彎時的迴轉半徑，單位為公尺(m)，其中v²/r為物體在曲線運動中，因方向改變所產生之離心加速度，單位為m/s² (公尺/秒²)
從上開公式可知，離心力的大小與重心高度無關，而與車速的平方成正比與迴轉半徑成反比；換句話說，當行車速率越大、過彎迴轉半徑越小時所產生的離心力越大。
而造成行駛中的汽車因失去平衡而翻覆，確實與離心力之大小有關。當(離心力)*(汽車重心高度)所形成的力矩＞(車重) *(汽車軸距之半)所形成的力矩時，行駛中的汽車便會因失去平衡而翻覆。若有相同車速，行經相同路段時，其離心力是相同的。但因汽車重心提高造成離心力所形成力矩加大，才是造成遊覽車車體搖擺失控、偏離車道，甚至翻覆的主因。因此重心越高，轉彎時產生的「離心力」也就越大，顯有不當。重心的位置與轉彎時產生的「離心力」大小無關，其理至明，著毋庸議。
 
註1：重心係指物體的重量中心，對於任何複雜的結構體如汽車，在解釋力學問題時，可將其重量假設係作用在空間中的某一個點，此點便是該結構體的重心所在。
註2：牛頓第2運動定律又稱加速度定理律。依牛頓第2運動定律，物體受外力作用後所產生加速度大小與施力大小成正比，與物體的質量成反比。