作者 吳沛穎 / 台北市光榮國中
擋風玻璃的考驗
汽車真的能飛上太空嗎？–以電影《玩命關頭9》為例
一、研究動機
當我在看《玩命關頭9》時，被汽車飛上太空的情節震驚到，沒想到飆車真飆上太空了啊！那時我已經不在乎劇情了，只專心想著這真的有可能嗎？
二、背景簡介
《玩命關頭9》中，兩主角開著一台裝著火箭的Pontiac Fiero固定在飛機上，車子在約50,000英尺（15,240m）高時（對話提到）脫離飛機並利用火箭升空（如圖一）。
▲（圖一）
三、研究過程
我注意到的問題是：玻璃不會破嗎？本篇研究即針對這方面去思考「汽車真的能飛上太空嗎？」
在升空過程中，影響玻璃是否會破的因素就是風壓，要知道玻璃會不會破，得先知道升空過程中最大風壓是多少。
風壓
風壓公式(1)：
其中：
可以得知，要算出最大的風壓得先算出最大的空氣密度。
空氣密度
空氣密度公式(2)：
其中：
得知若想求最大的ρ，就要先求最大的p與最小的T。
氣壓
▲（圖二）x軸為高度(m) y軸為氣壓(hPa)
氣壓公式(3)：
其中：
h=海拔高度[m]
p=氣壓[hPa]
p0=標準大氣壓[1,013.25hPa]
L=乾空氣的溫度遞減律[~ 0.00976 K/m]
T0=海平面標準溫度[288.65K]
g0=標準重力加速度[9.80665m/s2]
M=乾空氣的摩爾質量[0.02896968 kg/mol]
R0=氣體常數[8.314462618 J/(mol·K)]
代入數值後，得知約到海拔30,000m時就沒有氣壓了(見圖二)，所以只需計算從15,240m算到約30,000m的溫度。
溫度
▲（圖三）
依中央氣象局資料(4)：
「對流層之厚度，平均約12km，平均每增高1km，約降低6.5℃。自對流層頂到高約30~35km處屬平流層下部，氣溫幾乎恆定不變。」(見圖三)
可知海拔12km~30km氣溫恆定，皆為T0-12×6.5=15-78=-63℃
∵ 空氣密度公式中的T不變
∴ (1)影響大小的只剩p
(2)算出最大的p就能算出最大的
而海拔越高，氣壓越低，所以15,240m時的p就是升空過程中最大的p。
四、推論分析
其中：
wp=風壓[kgf/m2]
t=玻璃厚度[mm]
A=玻璃長寬[m2]
K=玻璃強度係數(一般玻璃：K=1、強化玻璃：K=3、K=4.8)
玻璃A最小厚度：
玻璃B最小厚度
而一台1980年代的Pontiac Fiero擋風玻璃頂多才5mm厚，得證
不可能飛上宇宙
若要讓Pontiac Fiero改到能飛上宇宙有兩種方法：
五、結論
我們利用高度求出了氣壓和溫度，再用氣壓和溫度求出空氣密度，然後透過空氣密度求出風壓，最後再用風壓算出玻璃厚度，若拿電影中的車來改造且玻璃面積不變，則厚度應如下：
| 擋風玻璃形狀 | 平行四邊形(玻璃A) | 三角形(玻璃B) | |
| 玻璃種類 | 擋風玻璃最薄厚度(mm) | ||
| 一般玻璃 | 47.5 | 33 | |
| 強化玻璃 | 27 | 18 | |
| 安全玻璃 | 21 | 14 | |
若玻璃厚度不變，那擋風玻璃只能由很多片16cm16cm的小玻璃拼接成。但如果真這樣做，駕駛的視野不就像昆蟲，從複眼看出去了嗎?
六、參考資料
- Atmospheric pressure - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_pressure
- 大氣概述全書下載| 交通部中央氣象局
https://www.cwb.gov.tw/V8/C/K/Encyclopedia/nous/overview_all.html
- 火箭为什么能在真空中工作？火箭如何产生宇宙速度？现在单级火箭也能达到宇宙速吗？ - 中国探月与深空探测网
http://www.clep.org.cn/n5982044/n5988857/c5991532/content.html
- Pontiac Fiero - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Pontiac_Fiero
- 黃國禎: 玻璃相關名詞及公式
http://hkc168.blogspot.com/2013/11/blog-post_28.html