Заява
Припустимо, що 75-кілограмовий водій, який керує автомобілем зі швидкістю 140 км/год, потрапляє в ситуацію лобового зіткнення.
а) Коли він бачить небезпеку, йому потрібно 0,5 секунди, щоб зреагувати, і починає гальмування, яке триває 4 секунди, перш ніж встановити контакт. Шок почався, минуло 0,1 секунди від контакту, поки він повністю не припиниться. Якою буде максимальна сила, яку він підтримує, якщо попереднє гальмування зменшило його швидкість до 72 км/год?
б) Перед тим, як вступити у фронтальне зіткнення, він гальмує, натираючи протягом 5 секунд об бічний схил, поки його швидкість не впаде до 36 км/год. Нарешті він стикається лобово, зупиняючись за 0,1 секунди. Яку максимальну силу вона може підтримати в цій ситуації?
Запам’ятайте: Fi вбиває. I Це не вбиває швидкість, яку ви їдете, вона вбиває прискорення, з яким ви зупиняєтесь!
Розв’язання задачі 1
Дані в S.I.
v = 144 км/год = 144000/3600 м/с = 40 м/с
а) Ми збираємось вирішити це, розмістившись у S.R. не інерційний (в кінці ви можете побачити фокус з S.R.I.)
Ви побачите, що деякі дані у заяві не втручаються для підрахунку сили удару, але якщо я це вже сказав, це нагадує вам, як важливо бути уважним до дороги постійно. Ви повинні мати низький час реакції в умовах небезпеки, оскільки цей час буде віднятий від часу, який вам потрібно зупинити перед тим, як почати контактувати з перешкодою.
При 140 км/год = 40 м/с, за 0,5 с потрібно прореагувати 20 метрів. Протягом часу гальмування, коли воно переходить від 40 м/с до 20 м/с, він циркулюватиме в середньому 30 м/с і рухатиметься за 4 секунди, 30 · 4 = 120 м. Щоб все це було можливим і мало 4,5 с до удару об об’єкт, ви повинні починати реагувати як мінімум на 140 м від перешкоди.
Будьте обережні з часом реакції, він завжди віднімається від часу, що залишився для гальмування!
Початкова швидкість дорівнює 40 м/с, а кінцева швидкість = 0.
Кінцева швидкість гальмування - 20 м/с
Прискорення гальмування = D v/D t = (20 - 40)/4 = - 5 мс -2
F i = -m a (Fi протилежне прискорення гальмування) під час гальмування.
F i = -m a = 75 5 = - 375 Н (надає зусилля на маховик удвічі більшу за вагу).
Під час удару
Швидкість рухалася від 20 м/с до 0.
Прискорення = D v/D t = (0 - 20)/0,1 = 200 мс -2
F i = - m · a = -75 · 200 = - 15000 Н (у 20 разів більше його ваги)
Фронтальний удар зі швидкістю 72 км/год призводить до спроектування сили із силою, що в 20 разів перевищує його вагу, на кермо (20 · 9,8 приблизно 200). Твої руки будуть її тримати? А як щодо керма? Чи підтримає ремінь безпеки цю силу? їCar кріплення підтримають це, або вони будуть вбудовані у ваше тіло?
б) Під час гальмування на схилі він проходить від 40 м/с до 10 м/с за 5 с і розвиває прискорення гальмування
Прискорення 1 = D v/D t = 10 - 40/5 = - 6 мс -2
Fi на цьому етапі низький, оскільки прискорення становить лише 6 мс -2, оскільки тертя з нахилом тривало довгий час.
Прискорення під час удару буде:
Прискорення 2 = D v/D t = 0 -10/0,1 = 100 мс -2
F i = -m a = - 75100 = - 7500 Н (в 10 разів більше його ваги)
У цьому випадку зниження швидкості удару зменшило силу удару на 50%.
Цей можливий вплив кузова на приладову панель зменшується за рахунок ременя безпеки, уповільнення руху вперед, а також подушки безпеки, оскільки вона м’яка і збільшує час, який потрібно повністю зупинити.
Під час удару і до його повної зупинки водій проектується вперед, у напрямку, протилежному гальмівному прискоренню.