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

[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!