|
Kako se je usodneje zaleteti z avtomobilom? Primerjajmo naslednji situaciji:
Pri katerem trčenju je za voznika avtomobila pojemek večji in za koliko (oz. ali je pojemek v obeh primerih enak)? Ali je razlika med pojemkoma obeh primerov odvisna od upogljivosti avtomobilov in kaj se zgodi, če predpostavimo, da sta oba kar togi telesi? Kakšen bi bil pojemek avtomobila, ki vozi z dvojno hitrostjo in čelno trči v enak, mirujoč avtomobil (ki seveda nima ročne zavore ali česa podobnega)? |
Že dejstvo, da se s konstrukcijo avtomobilskih karoserij ukvarjajo cele armade inženirjev, ki želijo zagotoviti čim večjo pasivno varnost, jasno govori o tem, da se ne moremo nadejati popolnega odgovora na tvoje vprašanje. Celotna stvar je pač mnogo prezahtevna, da bi jo: 1. lahko v popolnosti teoretično razumeli ali napovedali, že majhna sprememba pogojev trka namreč lahko znatno vpliva na končne posledice, in 2. kot fiziki imamo premalo vpogleda v problematiko konstrukcije avtomobilov. Največ česar se lahko nadejaš od tega odgovora je razjasnitev nekaj splošnih pojmov, morda pa tu odkriješ tudi kak odgovor na svoja vprašanja.
Najprej se posvetimo avtomobilu kot togemu telesu. Že takoj lahko ugotovimo, da tak opis za naš namen ne bo dober. Če namreč povsem togo telo trči z drugim togim telesom, se jima hitrosti spremenita na isto vrednost v trenutku. Z drugimi besedami to pomeni, da je nanju delovala neskončno velika sila v neskončno majhnem časovnem intervalu. Kaj takega je seveda mogoče le za toga telesa, ki po definiciji prenesejo kakršnokoli obremenitev brez posledic. Seveda pa to ni tisto, čemur se želimo posvetiti mi. Poškodbe avtomobila bodo seveda v sorazmerju z velikostjo sil, ki bodo delovale med trkom. Bolj kot bo karoserija trda, večje bodo te sile, vendar pa bo karoserija zaradi svoje trdnosti (verjetno) tudi prenesla večje obremenitve. Zveza med trdoto in trdnostjo materiala ni povsem sorazmerna. Čisto železo je namreč trdo, a kljub temu krhko.
Raje kot da bi povečali trdnost celotne konstrukcije, oblikovalci avtomobilov oblikujejo posebne zmečkljive cone. Tako odvajajo energijo, ki se sprosti ob trku v manj pomembne dele avtomobila, npr. spredaj in zadaj, medtem ko posebej ojačijo potniško kabino, da preprečijo deformacije, ki bi bile lahko usodne za same potnike.
Kako hude bodo poškodbe avtomobila je torej neposredno odvisno od spremembe kinetične energije, ki jo prek deformacij absorbira karoserija avtomobila. Če se osredotočimo na povsem enake avtomobile, nam bo sproščena kinetična energija neposredno podala velikost poškodb karoserije. Naj torej trčita dva povsem enaka avtomobila, ta trk pa primerjajmo s trkom enakega in enako hitrega avtomobila z zidom. V prvem primeru se sprosti dvakrat večja kinetična energija, kot v drugem, vendar pa imamo v prvem primeru opravka tudi z dvema telesoma, ki to energijo prek zmečkljivih con absorbirata. V kolikor torej lahko zid obravnavamo kot togo telo (ki ne prevzame nikakršne energije), sta trk dveh avtomobilov in trk z zidom povsem ekvivalentna. Seveda podrobna slika ni tako preprosta. Zid ni togo telo, ob trku se deformira in prevzame del energije. Zdi se torej, da se je ugodneje zaleteti v zid. Po drugi strani pa površini avta in zidu očitno nista enaki: zid je ravna ploskev, avto pa je lahko poljubno (posebno pri sodobnih oblikovalcih) zakrivljen. Sile med trkom v obeh primerih torej ne bodo enake, tako da se lahko zgodi, da povzroči trk v zid hujše posledice kot trk z avtomobilom. Odvisno seveda od konstrukcije avtomobila.
Kaj pa, če je drugi avto na miru in v prostem teku? V tem primeru je sprememba kinetične energije manjša (v primeru togega telesa se kar ohrani- nič energije ni šlo za deformiranje telesa). Sedaj je torej ugodno imeti čimbolj trden avto. Bolj, ko bo karoserija trdna, manjše bodo poškodbe.
Konstruktorji avtomobilov morajo krmariti med obema zahtevama, po zmečkljivih conah in po trdnosti karoserije. Najti najboljšo rešitev je, kot vidimo, precej hud zalogaj.
