Zderzenie czołowe pojazdów

Od czego zależą skutki zderzenia czołowego pojazdów? Co zwiększa szanse na przeżycie takiego wypadku?

Zderzenie czołowe samochodów należy do najbardziej niebezpiecznych wypadków drogowych. To, czy pasażerowie przeżyją taki wypadek zależy od wielu czynników.

Podczas zderzenia czołowego wyzwala się bardzo duża energia. Gdy zderzy się auto z nieruchomą przeszkodą, jego energia kinetyczna będzie równa iloczynowi siły z jaką samochód zadziała na przeszkodę i drogi, po której to auto zatrzyma się. Energia kinetyczna zaś zależy od kwadratu prędkości pojazdu i jego masy. Jeżeli prędkość pojazdu jest dwa razy większa, jego energia rośnie czterokrotnie. Przeciążenie a, jakiego doznają pasażerowie podczas zderzenia silnie zależy od prędkości pojazdu v przed zderzeniem, a także od drogi s, na jakiej pojazd się zatrzyma podczas zderzenia.

$a=\frac{v^2}{2s}$

Gdyby zderzenie było sprężyste, pojazd odbiłby się od przeszkody, nie niwelując w żaden sposób skutków zderzenia. Przyspieszenie jakiego doznaliby pasażerowie jest w takim przypadku ekstremalne, a szanse na przeżycie nikłe.

Konstruktorzy pojazdów na szczęście tak projektują pojazdy, aby zderzenie nie było sprężyste i energia zderzenia rozpraszała się na zniekształcenia części pojazdu (poza wzmocnioną i sprężystą kabiną pasażerów). Jest to tak zwana strefa kontrolowanego zgniotu, czyli droga, na której zatrzymuje się pojazd podczas zderzenia. Uzyskanie tej dodatkowej "drogi hamowania", może zniwelować skutki dużej prędkość pojazdu, a dokładniej: dwa razy większą prędkość jest w stanie zniwelować cztery razy większa strefa zgniotu.

I tutaj pojawia się pierwszy wniosek. Największy wpływ na skutki zderzenia czołowego ma tu prędkość pojazdu. Nie można dowolnie wydłużać strefy zgniotu w samochodzie. Zdjęcie nogi z gazu w zasadniczy sposób zwiększa szanse na przeżycie wypadku. Zastosowanie strefy zgniotu w pojazdach obniża do pewnego stopnia wartość przyspieszenia jakie działa na organizm człowieka. Nie jest jednak w stanie całkowicie go zniwelować. Nadal przyspieszenie to może spowodować poważne dla naszego zdrowia skutki, w tym wewnętrzne obrażenia ciała, złamania kości i urazy kręgosłupa oraz uszkodzenia mózgu.

Jakich przeciążeń doznaje ciało człowieka podczas tak zwanej czołówki? Jadąc zaledwie z prędkością około 36 km/h (to jest około 10 m/s) przy strefie zgniotu 25 cm, korzystając z wyżej wspomnianego wzoru, łatwo można obliczyć, że jest to aż 20 g, czyli dwadzieścia razy więcej, niż wynosi przyspieszenie ziemskie.

Co ciekawe, przy zderzeniu z nieruchomą przeszkodą, jak wynika z powyższego wzoru, przeciążenie jakiego doznają pasażerowie nie zależy od masy pojazdu. Nie jest więc prawdą, że skutki zderzenia ciężarówki z murem będą mniejsze od skutków zderzenia małego, osobowego samochodu z tą samą ścianą.

Drugim czynnikiem, który wpływa na skutki wypadku jest więc konstrukcja pojazdu. To, jaką długość w pojeździe ma strefa zgniotu, i w jaki sposób energia jest rozpraszana podczas zderzenia z przeszkodą, ma kolosalne znaczenie dla bezpieczeństwa. We współczesnych samochodach jest to nawet kilkadziesiąt centymetrów. Kiedyś taką strefę stanowiły wyłącznie zderzaki.

Sytuacja pogarsza się znacznie, gdy zderzenie czołowe dotyczy dwóch poruszających się pojazdów nadjeżdżających z naprzeciwka. Jeżeli mamy identyczne samochody, poruszające się z tą samą prędkością, to energie kinetyczne tych aut należy zsumować i taka energia podczas zderzenia musi być rozproszona. Mamy jednak dwa pojazdy i sumuje się także strefa zgniotu (podwaja się).

Gdy zderzają się samochody jadące z różnymi prędkościami, to działa tu trzecia zasada dynamiki Newtona i obaj kierowcy będą narażeni na takie same skutki zderzenia. Nie jest tak, że kierowca, który jedzie wolniej dozna mniejszych obrażeń niż kierowca, który jedzie szybciej. Obaj są narażeni na identyczne przeciążenia.

Jeżeli zderzeniu ulegają pojazdy o różnej masie, to większym przeciążeniom ulega pojazd o mniejszej masie. Jak wykazują badania, ryzyko śmierci podczas zderzenia czołowego dwóch identycznych pojazdów z kierowcami o tej samej masie maleje aż o 9% w przypadku, gdy wieziemy ze sobą pasażera o masie 80 kg. Zderzenie małego samochodu z ciężarówką nie daje wiele szans dla tego pierwszego.

Pasażerowie, w tym kierowca, nie ulegają takim samym przyspieszeniom (opóźnieniom) jak samochód. Pasy bezpieczeństwa dodatkowo zwiększają drogę wytracania prędkości, nie mówiąc już o ochronie przed zderzeniem z kierownicą, deską rozdzielczą itp. Taką rolę też pełnią poduszki bezpieczeństwa.

Nie bez znaczenia są także "latające przedmioty" podczas wypadku. Słabo zamocowane bagaże mogą poczynić ogromne szkody pasażerom. Należy dbać o to, aby były dobrze zabezpieczone podczas jazdy.

Podsumowując, dla zmniejszenia ryzyka obrażeń lub śmierci w wypadku zderzenia czołowego istotne są takie elementy jak:

prędkość,
strefa zgniotu i konstrukcja pojazdu,
masa pojazdu i pasażerów,
stosowanie pasów bezpieczeństwa,
wyposażenie pojazdu (poduszki bezpieczeństwa, mocowanie bagażu).

Ostatnio opublikowane w Pytajniku

Dlaczego gwiazdy zataczają okręgi wokół Gwiazdy Polarnej?

Dlaczego na zdjęciach nieba nocnego z długim czasem naświetlania gwiazdy wydają się krążyć wokół Gwiazdy Polarnej?

Czy można spowolnić fotony?

Fotony są składnikiem światła. Wiemy że poruszają się ze stałą prędkością światła, która jest uniwersalną stałą fizyczną. Czy istnieje możliwość spowolnienia fotonów?

Czy liczb całkowitych jest więcej od liczb naturalnych?

Zdrowy rozsądek podpowiada nam, że liczb całkowitych jest około dwa razy więcej niż liczb naturalnych. Jest jednak zupełnie inaczej.

Zobacz więcej

Przeglądaj wszystkie artykuły dotyczące ciekawostek ze świata nauki.

Zobacz też

Dynamika

Dynamika to dział mechaniki, który bada przyczyny ruchu i jego zmiany pod wpływem sił.

Pęd

omówienie pojęcia pędu w dynamice. Pęd jest to wektorowa wielkość fizyczna, która jest równa iloczynowi prędkości ciała i jego masy. Wektor pędu ma taki sam zwrot i kierunek jak wektor prędkości.

II zasada dynamiki Newtona

Jeżeli na ciało działające siły nie równoważą się, to ciało to porusza się ruchem zmiennym z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do działającej siły wypadkowej i odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała.

III zasada dynamiki Newtona

omówienie III zasady dynamiki Newtona. Jeżeli ciało A działa na ciało B pewną siłą F1, to ciało B działa na ciało A siłą F2 równą co do wartości bezwzględnej i o tym samym kierunku, ale o przeciwnym zwrocie.

Uogólniona postać drugiej zasady dynamiki

Omówienie postaci ogólnej II zasady dynamiki i pojęcia popędu siły. Siła działająca na ciało jest równa szybkości zmiany pędu ciała. Popęd siły (impuls siły) jest to wielkość fizyczna, równa iloczynowi siły działającej na ciało i czasu jej działania.