Сила удара?

[ytkk.livejournal.com]

Вот иногда пишут, что столкновение с автомобилем на скорости 60кмч это всё равно что удар 500 тонной кувалдой. А как рассчитывается этот вес, какая формула? Например машина весом 1450 кг на скорости 100 км/ч врезается в столб, какова сила удара? Или например два автомобиля по 1400 кг друг в друга.
Не надо отсылать к физике 10 класса, я её в силу причин пропустил, поэтому буду рад прямым ответам на вопрос.

Спасибо.

Comments

[niktos12.livejournal.com]

кажется, дело в энергии, которая кинетическая (считается она вроде так Е_k=m*v²/2)
и вот ее сравнивают, в случае столкновения машин и в случае битья кувалдой. Как-то вот.

[niktos12.livejournal.com]

импульсы мне давались хуже, через энергии оно вернее :)

[chabapok.livejournal.com]

F = ma

отсюда следует, что если автомобиль тормозит мгновенно, то сила бесконечна.

Можно посчитать ускорение, и узнать силу. Посчитать ускорение можно зная первоначальную скорость и на сколько автомобиль "впечатало" в столб до полной остановки. В первом приближении это 1..2 метра. Надо брать 1 метр, т.к. пустоты в автомобиле слабо влияют на ускорение.

от 100кмч до 0 за 1 метр. отсюда находим ускорение

[yaker.livejournal.com]

Вот это, пожалуй, самый правильный ответ. К нему нужно еще добавить, что в данном случае m — масса человека, на которого действует интересующая нас сила.

И еще нужно иметь в виду, что разрушение неоднородной конструкции (каковой, несомненно, является автомобиль) происходит неравномерно, и за тот краткий промежуток времени, когда все плющится и ломается, искомая сила успевает поменяться от нуля до некоторого максимума и обратно, причем, опять же, довольно слабо предсказуемым образом. Поэтому, если нас интересует пиковое значение, полученный результат можно смело умножать на 2, а то и больше.

[zx1c2.livejournal.com]

как в боксе? силу на 1 квадратный см.

[kray-zemli.livejournal.com]

Это всё образные сравнения, понавыдуманные гуманитариями, и потому бессмысленные. На самом деле, всё это очень сложно, многое зависит от деталей, и вообще кому как повезёт. Вообще, когда инженера обсуждают ударные нагрузки, они говорят об ускорении (перегрузках), которое измеряется в Ж (ускорениях свободного падения). Ускорение -- это изменение скорости предмета (человека), деленное на время, за которое изменение произошло. Чем жёстче удар, тем больше ускорение. При полность упругом ударе покоящегося лёгкого предмета об очень тяжелый движущийся предмет, изменение скорости будет вдвое больше скорости тяжелого предмета (т.е. до 120 км/ч). Но, разумеется, кроме величины перегрузок не менее важно время их действия и место на теле, куда они действуют.

[jgml.livejournal.com]

+1, но если в результате "страшилки" хоть кто-то станет ездить аккуратнее...

уже хорошо)

[a-bronx.livejournal.com]

всё равно что удар 500 тонной кувалдой

Удар кувалдой по чему? По машине? По пассажирам?

[ytkk.livejournal.com]

Применительно к вопросу это не принципиально.

[a-bronx.livejournal.com]

Это принципиально, потому что в соударении всегда участвуют как минимум два тела, и для оценки силы удара нужно знать характеристики обоих (масса, упругость, пластичность).

[ytkk.livejournal.com]

Вопрос был какой формулой рассчитывается сила удара. Какая разница какое тело с каким будет соударяться человек об машину, машина об машину или человек об человека?

[a-bronx.livejournal.com]

Сила - это производная импульса по времени:

F = dp/dt = m*dv/dt = m*a

Ускорение же при ударе зависит от того, какой путь пройдёт тело, пока не остановится. Этот путь определяется как скоростью столкновения, так и упругостью материала, из которого сделано тело. Часы, брошенные с одной и той же высоты на бетон или на резиновый батут, будут иметь одинаковую энергию соударения, но разную силу удара. То же относится к морде лица, брошенной инерцией либо на голый руль, либо на подушку безопасности. Сила удара будет разниться на порядки.

Если бы автомобиль был упругим, как мячик, то путь до остановки можно было бы рассчитать через закон Гука (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%93%D1%83%D0%BA%D0%B0). Но закон Гука справедлив лишь для малых деформаций. Столкновение машины - это явно нелинейная деформация, вдобавок пластичная (тело не восстанавливает форму). Значит имеет значение пластичность материала, т.е. способность поглощать энергию деформации. Этим определяется, полностью ли остановятся тела после смятия, или отскочат (и на сколько). Когда тело отскакивает, изменение импульса у него больше, и продолжительность удара -- дольше (при той же силе). Если нет, это означает, что часть энергии рассеивается в тепло. И рассеивается оно либо в корпусе машины, либо в теле человека (в последнем случае тело человека, состоящее на 80% из воды, может легко превратиться в "водяную бомбочку" -- это объясняет вопрос, куда деваются тела пассажиров при авиакатастрофах). У грамотно спроектированной машины её сминаемые элементы рассеят значительную часть энергии удара, и человеку внутри достанется меньше. Но единой формулы тут нет, потому что каждая машина имеет свой рейтинг безопасности, а значит пассажиры испытают разную силу удара в зависимости от модели.

И, наконец, нужно знать, предметы какой массы сталкиваются. Если сталкивается тяжёлый предмет с лёгким, то достаётся больше лёгкому, потому что изменение импульса у него максимальное. Тяжёлый предмет лишь слегка уменьшает скорость, а маленький не только тормозится до нуля, но и отскакивает назад. Рассмотрите соударение жигулёнка с самосвалом и вспомните анекдот про ведро от камаза.

Теперь возвращаеся к кувалде. Что даст нам "500-тонная кувалда", если неизвестно, стоит она, движется ли, бьёт по капоту или прямо по человеку? Да и вообще, для машины массой 1.5-2 тонны уже нет разницы, 500 тонн в кувалде или 100500, или же это монолитная железобетонная крышка ядерного реактора - разница в массе настолько велика, что все эти сотни тонн даже не почувствуют удара. Сила удара полностью определится величиной смятия капота (или двери при боковом ударе), массой машины и скоростью относительно препятствия.

Так что, фраза про удар кувалдой - это бред.

[ytkk.livejournal.com]

Спасибо за развернутый ответ!