Изявление
Да предположим, че 75-килограмов шофьор, управляващ автомобил със скорост 140 км/ч, влиза в ситуация на челен сблъсък.
а) Когато види опасността, той отнема 0,5 секунди, за да реагира и започва спиране, което продължава 4 секунди, преди да започне контакт. Шокът е започнал, изтичат 0,1 секунди от контакта, докато не спре напълно. Каква ще бъде максималната сила, която поддържа, ако предишното спиране е намалило скоростта му до 72 км/ч?
б) Преди да влезе в челен сблъсък, той спира, като трие в продължение на 5 секунди страничен наклон, докато забави до 36 км/ч. Накрая се сблъсква челно, отнема 0,1 секунди, за да спре. Каква е максималната сила, която може да поддържа в тази ситуация?
Запомнете: Fi убива. IНе убива скоростта, с която пътувате, а убива ускорението, с което спирате!
Разрешаване на проблем 1
Данни в S.I.
v = 144 km/h = 144000/3600 m/s = 40 m/s
а) Ще го разрешим, като се локализираме в S.R. не инерционен (в края можете да видите фокуса от S.R.I.)
Ще видите, че някои от данните в изявлението не се намесват, за да се изчисли силата на удара, но ако съм го сложил, трябва да ви напомня колко е важно да бъдете внимателни към пътя през цялото време. Трябва да имате малко време за реакция при опасност, тъй като това време ще бъде извадено от времето, което трябва да спрете, преди да започнете да контактувате с препятствието.
При 140 km/h = 40 m/s, за 0,5 s е необходимо да реагира, той изминава 20 метра. По време на спирачното време, в което преминава от 40 m/s до 20 m/s, то ще циркулира средно 30 m/s и ще се движи за 4 секунди, 30 · 4 = 120 m. За да е възможно всичко това и да имате 4,5 s преди удар с обекта, трябва да сте на поне 140 м от препятствието, когато започнете да реагирате.
Внимавайте с времето за реакция, то винаги се изважда от останалото за спиране!
Началната скорост е 40 m/s, а крайната скорост = 0.
Крайната скорост на спиране е 20 m/s
Ускорение на спирането = D v/D t = (20 - 40)/4 = - 5 ms -2
F i = -m a (Fi противоположно ускорение при спиране) по време на спиране.
F i = -m a = 75 5 = - 375 N (упражнява сила срещу маховика, двойно по-голяма от теглото му).
По време на удара
Скоростта премина от 20 m/s до 0.
Ускорение = D v/D t = (0 - 20)/0,1 = 200 ms -2
F i = - m · a = -75 · 200 = - 15000 N (20 пъти теглото му)
Фронтален удар при 72 км/ч кара да се проектира със сила от 20 пъти по-голяма от теглото му към волана (20 · 9,8 приблизително 200). Ще ви хванат ли ръцете? Ами воланът? Дали предпазният колан ще поддържа тази сила? ї Car подставки ще го поддържат или ще бъдат вградени в тялото ви?
б) Докато спира при наклона, той преминава от 40 m/s до 10 m/s за 5 s и развива спирачно ускорение на
Ускорение 1 = D v/D t = 10 - 40/5 = - 6 ms -2
Fi по време на този етап е нисък, тъй като ускорението е само 6 ms -2, тъй като триенето с наклона продължи дълго време.
Ускорението по време на удара ще бъде:
Ускорение 2 = D v/D t = 0 -10/0,1 = 100 ms -2
F i = -m a = - 75 100 = - 7500 N (10 пъти теглото му)
В този случай намаляването на скоростта на удара намалява силата на удара с 50%.
Това възможно въздействие на тялото върху таблото се намалява от предпазния колан, като забавя напредъка напред и от въздушната възглавница, тъй като е мека и увеличава времето, необходимо за пълното спиране.
По време на удара и докато не се спре напълно, водачът се проектира напред, в посока, обратна на спирачното ускорение.