Среди автомобилистов не первый год бытует мнение, что лобовое столкновение машин является особенно опасным из-за того, что при ударе их скорость суммируется – именно из-за этого выжить в такой аварии и не получить серьезных увечий крайне тяжело. Но так ли это на самом деле? Постараемся разобраться с данным вопросом, рассматривая его с точки зрения обычной физики из школьного курса.
Машины получат больше повреждений при лобовом ударе?
Нет, повреждения будут такими же, как при ударе любой из них о неподвижное препятствие.
Почему это происходит?
Хотя суммарная скорость будет выше, но её приходится делить пополам, вычисляя количество кинетической энергии – общая масса автомобилей также возросла вдвое.
Можно ли уменьшить силу удара?
Это достигается благодаря деформации автомобиля – большинство современных повреждаются довольно легко, эффективно гася удар.
Складываются ли скорости при лобовом столкновении автомобилей?
Казалось бы, все довольно логично – если два одинаковых автомобиля едут со скоростью 50 километров в час и столкнутся лоб в лоб, причем столкновение будет четко выверенным – без малейших углов отклонения – то и скорость движения обоих нужно складывать – получится 100 км/ч. Однако на практике этого не происходит. Специально для наглядности ведущие программы "Разрушители легенд" устроили эксперимент, в ходе которого доказали, что автомобиль, сталкиваясь с неподвижной преградой, получает точно такие же разрушения, как при ударе о другую машину, движущуюся навстречу. Почему? Постараемся разобраться.
Самое простое объяснение – двойная деформация. Она крайне важна, так как во многом удар по машине и пассажирам зависит от ускорения – в данном случае отрицательном, ведь скорость падает с 50 километров до нуля. При этом автомобиль проходит считанные десятки сантиметров – именно столько, сколько позволяет деформированная передняя часть. То есть, при ударе об стену автомобиль деформируется, грубо говоря, на 50 сантиметров. Именно за это расстояние гасится скорость до полного нуля.
Что же изменится, если вместо стены взять другой автомобиль? По сути – ничего! Да, каждая из машин двигалась со скоростью 50 км/ч. Они врезались друг в друга лоб в лоб. Скорость каждой упала до нуля. Но ведь деформировались они одинаково – каждая на 50 сантиметров! То есть, кинетическая энергия поглощается уже не одним автомобилем, а двумя. Благодаря этому скорость гасится точно так же, как в первом примере. И импульс практически не изменится. Также не стоит забывать, что повреждения люди получают вовсе не из-за деформации автомобиля, а именно из-за резкого отрицательного ускорения.
Вполне очевидно, что суммировать следует вовсе не скорость двух автомобилей, а ту энергию, которой они обладают. Она находится по простой формуле – скорость умноженная на массу. То есть, скорость тоже влияет на количество повреждений. Но и масса имеет не меньшее значение. И хотя энергия при лобовом ударе складывается, но два автомобиля, едущих со скоростью в 50 км/ч получат вовсе не такие повреждения, как один, врезавшийся в неподвижную стену на скорости 100 км/ч.
Так что, суммировать скорости при лобовом столкновении однозначно не нужно – это выдает элементарное незнание школьного курса физики и в первую очередь третьего закона Ньютона – сила действия равна силе противодействия, но они имеют противоположное направление.
Что будет, если врезаться в неподвижную машину?
Ещё один интересный вопрос, вытекающий из первого. С одной стороны – по логике, если машина не двигалась, то есть, скорость была равна нулю, то и особых повреждений она получить не должна, когда в неё врежется другая. Практика же показывает совершенно обратное.
Дело в том, что в момент столкновения движущаяся машина передает часть импульса неподвижной. То есть, ускорение резко увеличивается, что и приводит к серьезным повреждениям автомобиля и травмам пассажиров.
С другой стороны, для водителя и пассажиров движущейся машины это куда предпочтительнее, чем удар о неподвижную стену. Ведь последняя останется не деформированной и устоит на месте. То есть, весь импульс придется на движущуюся машину, а значит и повреждения будут куда более серьезными. При ударе же о неподвижную машину деформируются уже обе, что снижает повреждения первой. К тому же, часть энергии удара уходит на то, чтобы сдвинуть неподвижную машину, а значит, количество кинетической энергии уменьшается.
Отдельно стоит отметить, что одна машина воздействует на другую с силой, вычисляемой по формуле F=m*a – второй закон Ньютона. То есть, масса крайне важна. Именно из-за этого шансы на выживание у пассажиров легкового автомобиля, столкнувшегося с фурой или грузовиком, довольно низки. Даже если грузовик едет довольно медленно – около 20-30 км/ч, а легковой автомобиль мчится около 100 км/ч, повреждения последнего будут ужасающими. И здесь играет роль уже не скорость грузового автомобиля, а его большая масса и практически полное отсутствие деформации. Это в сумме и приводит к тому, что в легковой автомобиле при такой аварии пассажиры выживают довольно редко.
Что сделать, чтобы снизить опасность?
Пожалуй, самый простой способ обеспечить высокую выживаемость пассажиров и водителя – увеличить деформационную способность автомобиля. Да-да, именно поэтому многие современные машины смотрятся настолько хлипкими по сравнению со старыми, выпущенными 40-60 лет назад. Скорость возрастает, поэтому приходится пожертвовать прочностью, чтобы хоть как-то снизить риск серьезных травм и смерти. Причем, чем длиннее передняя часть (по крайней мере, это актуально при лобовом столкновении), тем безопаснее пройдет удар для людей, сидящих внутри.
Для примера рассмотрим две машины – у одной передняя часть (сминаемая) имеет длину в 50 сантиметров, а у другой – 150. Пренебрежем погрешностями и допустим, что передняя часть сминается полностью. То есть, пассажиры первой машины сбросят скорость с 50 км/ч до нуля за 0,5 метра, а второй – за 1,5 метра. Разумеется, ускорение здесь будет совершенно разным. А значит и перегрузки сильно отличатся – риск получить травмы резко снижается.Лобовое столкновение
