Силы удара в момент столкновения

50

км/ч

Скорость автомобиля и

его масса

Зона деформации

Препятствие

Пройденное

расстояние

Средняя сила удара × пройденное расстояние = изменение кинетической энергии

Согласно первому закону Ньютона материальное тело сохраняет направление и скорость своего движения до тех пор, пока на него не подействует неуравновешенная сила. Стремление сохранить свое состояние присуще всем объектам. Всякое изменение их движения вызывает появление реактивных сил. Поэтому в условиях отсутствия внешнего воздействия движущееся тело сохраняет это состояние. Первый закон Ньютона называют также законом инерции. Закон инерции наиболее часто действует в отношении движущихся автомобилей. Фактически именно стремление движущихся объектов сохранять движение порождает разного рода столкновения и аварии — небольшие и крупные. Рассмотрим, например, ситуацию, когда лестница привязана к крыше окрасочного фургона грузовика. Если грузовик движется под горку, лестница движется с ним. Будучи жестко привязанной к фургону грузовика, она испытывает то же состояние движения, что и грузовик. Если грузовик разгоняется, лестница также получает ускорение; если грузовик останавливается, лестница замедляет свое движение вместе с ним. Если грузовик движется с постоянной скоростью, лестница также движется равномерно. Но что произойдет, если лестница будет привязана слабо и сможет свободно перемещаться вдоль крыши фургона? Или, например, внезапно веревки перетрутся и неожиданно порвутся, и лестница сможет свободно скользить по крыше? Во всех этих случаях лестница станет двигаться иначе, чем грузовик. Веревки создают силы, которые вынуждают лестницу ускоряться и замедляться вместе с грузовиком. Однако, если веревки отсутствуют, лестница, очевидно, будет стремиться сохранить состояние своего движения.

Если грузовик резко остановится, а веревок больше нет, лестница сохранит равномерное движение. Испытывая лишь небольшое сопротивление движению по поверхности крыши, лестница слетит с нее и окажется в воздухе. Соскочив с крыши, она вылетит подобно снаряду. Сила удара, действующая на автомобиль в момент удара, зависит от его скорости и массы, а также от величины замедления. На замедление влияет степень деформации автомобиля и/или препятствия (то есть пройденное автомобилем расстояние с момента первого контакта с препятствием). Во время столкновения кинетическая энергия движения автомобиля превращается в энергию деформации.

Силу удара в результате аварии можно сравнить:

• на скорости 40 км/ч — со свободным падением с высоты 6 м,

• на скорости 60 км/ч — со свободным падением с высоты 14 м,

• на скорости 80 км/ч — со свободным падением с высоты 25 м,  на скорости 100 км/ч — со свободным падением с высоты 40 м.

Зоны деформации

Углы крыши

(

места креплени

я к

передним и задним

стойкам)

Усиление

каркаса

Подкапотное

пространство

Зоны

повышенной

прочности

Прочность металла

Зона задней стойки

t

—

предел

прочности

,8t

0

0

,8t

1

,

2

t

 

Зоны деформации автомобиля образуют конструктивные элементы кузова, которые при столкновении сминаются и поглощают энергию удара. Для эффективного поглощения энергии удара в результате фронтального столкновения зоны деформации расположены в передней и задней частях автомобиля. Вместе с тем они могут находиться и в других местах. Зоны деформации увеличивают время торможения автомобиля во время удара до его полной остановки. Это приводит к снижению сил инерции, воздействующих на пассажиров автомобиля, так как процесс замедления автомобиля растягивается во времени. В результате пристегнутый ремнем безопасности пассажир испытывает меньшие перегрузки (вероятность переломов и травм внутренних органов снижается), а шансы выжить в результате аварии у него заметно повышаются.

Рассмотрим пример.

Автомобиль весом 1500 кг ударяется о бетонную стену на скорости 40 км/ч.

Если кузов автомобиля деформируется на 30 см, сила удара составляет примерно

34,5 тонны! Увеличение деформации кузова на 20 см, то есть до 50 см, приводит к тому, что сила удара снижается до 20 тонн.

Компания Hyundai постоянно повышает прочность кузовов своих автомобилей. Применение металлов с высоким пределом прочности в таких зонах и элементах, как подкапотное пространство, места крепления крыши к передним и задним стойкам, обеспечивает повышение прочности кузова и высокий рейтинг безопасности автомобилей.