Физика автомобильных аварий

В этой статье обсудим насколько безопасны сейчас автомобили? Почему не сделать машину еще более прочной, и над чем поработали инженеры, чтобы предотвратить плачевные последствия при аварии? В литре бензина содержится около 56 мегаджоулей химической энергии. Это больше, чем при взрыве такого же количества тротила. И этой энергии хватило бы на целый день работы тостера. Машины работают благодаря сжиганию бензина, которое превращает химическую энергию в кинетическую, способствуя движению машины. Восемьдесят процентов энергии теряется в виде тепла в двигателе, но 20 процентов от 56 миллионов джоулей - это по-прежнему очень много. Необходимо всего 5 чайных ложек бензина, чтобы разогнать 2-ух тонную машину от 0 до 60 км/ч. Это не кажется большим количеством топлива, но энергия машины, которая движется со скоростью 60 км/ч, сравнима с энергией слона или скорее стегозавра, сброшенного с третьего этажа. Чтобы машине остановится, вся эта энергия должна куда-то деться. Если машину останавливают тормоза, они рассеивают энергию с помощью нагрева (и последующего охлаждения) тормозных колодок и дисков. А в случае столкновения, энергия рассеивается деформацией передней части машины. И так как медленная остановка лучше быстрой, машины тщательно спроектированы сминаться при столкновении. Это продлевает время столкновения и остановка требует менее интенсивного тормозящего ускорения.Большое ускорение очень плохо влияет на человеческие мозги и органы. Но людям не очень нравится водить машины с длинным передом. У большинства машин есть 50 см сминаемого пространства, в котором они должны рассеять энергетический эквивалент. Деформация передней части машины должна выдерживать силу, которая равна четверти тяги основного двигателя шаттла. Больше половины контролируемого смятия должна принять на себя пара стальных реек, соединяющих основную часть машины с бампером, которые сгибаются и деформируются, чтобы впитать энергию и замедлить машину. Всю оставшуюся энергию должна впитать деформация остального металла, находящегося впереди машины. Это спланированное разрушение дает возможность машине замедлятся быстро, но с приемлемой и стабильной скоростью.Если бы машины были очень твердыми, то они бы останавливались настолько быстро, что ускорение в них превышало бы в 15 и более раз то, которое испытывают космонавты на тренировке. Такие огромные перегрузки не совместимы с жизнью. Инженеры научились делать машины со сминаемыми частями, создающими внутри безопасную зону. Полностью твердые машины не подходят для безопасности водителя и пассажиров. В полностью твердых машинах даже при столкновении на совсем небольшой скорости (30 - 40 км/ч) могли бы погибать люди. Автомобильные аварии являются серьезной проблемой, вызывающей тяжелые травмы и потерю жизней каждый год по всему миру. Изучение физики автомобильных аварий позволяет лучше понять процессы, происходящие во время столкновений, и разработать эффективные методы повышения безопасности на дорогах. Давайте рассмотрим основные аспекты физики, которые применяются к автомобильным авариям.
1. Кинематика столкновений
Кинематика столкновений изучает движение транспортных средств до, во время и после аварии. Это включает анализ скоростей, ускорений и траекторий движения автомобилей. При столкновении транспортных средств скорости и направления их движения могут радикально измениться, что приводит к серьезным последствиям.
2. Энергия и деформация
Во время аварии кинетическая энергия движущегося автомобиля преобразуется в деформацию металла и других материалов. Энергия столкновения может быть огромной, и важно разработать механизмы, способные поглощать и распределять эту энергию, чтобы уменьшить ущерб для пассажиров и снизить вероятность серьезных травм.
3. Биомеханика травм
Изучение физики автомобильных аварий также включает в себя анализ типов травм, которые могут возникнуть у людей при столкновениях. Различные силы, действующие на тело человека в момент аварии, могут привести к различным повреждениям органов и тканей. Это знание помогает разработать более эффективные системы pass safety, предназначенные для защиты пассажиров.
4. Безопасность и инженерия
На основе физических принципов разрабатываются системы pass safety, которые включают подушки безопасности, кузовные конструкции с зонами деформации, ремни безопасности и другие меры, предназначенные для минимизации травм и повышения шансов выживания при авариях.
 
 
5. Моделирование и технологические разработки
Современные технологии позволяют проводить компьютерное моделирование аварий для более глубокого понимания их механизмов. Это помогает инженерам и исследователям улучшать конструкцию автомобилей и разрабатывать новые технологии безопасности.
Заключение
Изучение физики автомобильных аварий имеет огромное значение для повышения безопасности на дорогах. Благодаря знаниям о физических процессах, происходящих во время аварий, разрабатываются эффективные меры для защиты пассажиров и уменьшения травмоопасности. Это позволяет создавать более безопасные автомобили и снижать риск травм в результате дорожных происшествий.
ARTICLE ON THE PHYSICS OF CAR CRASHES
In this article, we will discuss how safe cars are currently and why making them even more robust is important, as well as what engineers have worked on to prevent dire consequences in the event of an accident.
In a liter of gasoline, there is approximately 56 megajoules of chemical energy. This is more than the energy released by an explosion of the same amount of TNT. This amount of energy would be enough to power a toaster for an entire day. Cars operate by burning gasoline, which converts chemical energy into kinetic energy, facilitating the movement of the vehicle. Eighty percent of this energy is lost as heat in the engine, but 20 percent of 56 million joules is still a substantial amount. It only takes about 5 teaspoons of gasoline to accelerate a two-ton car from 0 to 60 km/h. This may not seem like a lot of fuel, but the energy of a car traveling at 60 km/h is comparable to the energy of an elephant—or more accurately, a stegosaurus—falling from a third-story window. When a car needs to stop, all this energy must go somewhere. If brakes are used to stop the car, they dissipate the energy by heating (and subsequent cooling) the brake pads and discs. In the case of a collision, the energy is dissipated through deformation of the front of the car. Since a slower stop is better than a faster one, cars are carefully designed to crumple upon impact. This extends the collision time and reduces the intensity of deceleration needed.
Car accidents are a serious problem, causing severe injuries and loss of lives every year worldwide. Studying the physics of car crashes allows us to better understand the processes that occur during collisions and develop effective methods to enhance road safety. Let's consider the key aspects of physics applied to car accidents.
Collision Kinematics
Collision kinematics study the movement of vehicles before, during, and after a collision. This includes analyzing velocities, accelerations, and trajectories of vehicles. During vehicle collisions, speeds and directions of vehicles can change drastically, leading to serious consequences.
Energy and Deformation
During a crash, the kinetic energy of a moving vehicle is transformed into deformation of metal and other materials. The energy of a collision can be immense, and it's crucial to develop mechanisms capable of absorbing and distributing this energy to reduce passenger harm and minimize the likelihood of serious injuries.
Biomechanics of Injuries
The study of the physics of car crashes also involves analyzing the types of injuries that can occur to people during collisions. Various forces acting on the human body during an accident can result in different types of organ and tissue damage. This knowledge helps in developing more effective pass safety systems designed to protect passengers.
Safety and Engineering
Based on the principles of physics, pass safety systems are developed, which include airbags, body structures with deformation zones, seat belts, and other measures aimed at minimizing injuries and increasing survival chances in accidents.
Modeling and Technological Developments
Modern technologies allow for computer modeling of accidents to gain a deeper understanding of their mechanisms. This assists engineers and researchers in improving car design and developing new safety technologies.
Conclusion
Studying the physics of car crashes is of great importance for enhancing road safety. By understanding the physical processes that occur during accidents, effective measures are developed to protect passengers and reduce the risk of injuries resulting from road incidents. This enables the creation of safer vehicles and helps decrease the incidence of injuries due to road accidents.
High deceleration adversely affects human brains and organs. However, people don't like driving cars with long hoods. Most cars have about 50 cm of crushable space in which they must dissipate the energy equivalent. The deformation of the front of the car must withstand a force equal to a quarter of the thrust of the main shuttle engine. More than half of the controlled crush should be absorbed by a pair of steel rails connecting the main part of the car to the bumper, which bend and deform to absorb energy and slow the car down. All the remaining energy must be absorbed by the deformation of the remaining metal in front of the car. This planned destruction allows the car to decelerate quickly but at an acceptable and stable speed.If cars were very rigid, they would stop so quickly that the acceleration within them would exceed 15 times that experienced by astronauts during training. Such enormous overloads are not compatible with life. Engineers have learned to make cars with crushable parts that create a safe zone inside. Fully rigid cars are not suitable for driver and passenger safety. In completely rigid cars, even collisions at very low speeds (30 - 40 km/h) could be fatal.