12 подписчиков
Физика автомобильных аварий.
В этой статье мы обсудим, насколько безопасны современные автомобили. Почему нельзя сделать их ещё более прочными, и какие усилия приложили инженеры, чтобы минимизировать риски в случае аварии?
Один литр бензина содержит примерно 56 мегаджоулей химической энергии. Это больше, чем при взрыве такого же количества тротила, и этой энергии хватило бы на целый день работы тостера. Машины движутся благодаря сжиганию бензина, который превращает химическую энергию в кинетическую, что позволяет автомобилю набирать скорость.
Восемьдесят процентов энергии теряется в виде тепла в двигателе, но даже 20 процентов от 56 миллионов джоулей — это всё ещё очень много. Всего лишь пять чайных ложек бензина достаточно, чтобы разогнать двухтонную машину от 0 до 60 км/ч. Это не кажется большим количеством топлива, но энергия машины, движущейся со скоростью 60 км/ч, сравнима с энергией слона или, скорее, стегозавра, сброшенного с третьего этажа.
Чтобы остановить машину, вся эта энергия должна куда-то деться. Если используется тормоз, энергия рассеивается через нагрев и последующее охлаждение тормозных колодок и дисков. А в случае столкновения энергия рассеивается за счёт деформации передней части автомобиля.
Так как медленная остановка лучше быстрой, автомобили тщательно проектируются, чтобы сминаться при столкновении. Это продлевает время столкновения, и остановка требует менее интенсивного тормозящего ускорения.
Большое ускорение негативно влияет на человеческий организм, но людям не очень нравится водить машины с длинным передом. Большинство автомобилей имеют 50 см сминаемого пространства, в котором они должны рассеять энергетический эквивалент. Деформация передней части автомобиля должна выдерживать силу, равную четверти тяги основного двигателя шаттла.
Больше половины контролируемого смятия должны взять на себя две стальные рейки, соединяющие основную часть автомобиля с бампером. Они сгибаются и деформируются, чтобы впитать энергию и замедлить машину. Всю оставшуюся энергию должна поглотить деформация остального металла, расположенного впереди автомобиля. Это спланированное разрушение позволяет автомобилю замедляться быстро, но с приемлемой и стабильной скоростью.
Если бы машины были очень твёрдыми, они останавливались бы настолько быстро, что ускорение в них превышало бы в 15 и более раз то, которое испытывают космонавты на тренировках. Такие огромные перегрузки не совместимы с жизнью. Инженеры научились создавать машины со сминаемыми частями, которые создают внутри безопасную зону. Полностью твёрдые машины не подходят для безопасности водителя и пассажиров. В таких автомобилях даже при столкновении на совсем небольшой скорости (30-40 км/ч) могли бы погибать люди.
2 минуты
4 февраля 2025