Co jest gorsze: samochód vs. samochód czy samochód vs. ściana?

27

Więc zadałem sobie pytanie, co może być gorsze dla kierowcy ... zderzenie dwóch identycznych samochodów przy tej samej prędkości (zderzenie czołowe) lub tego samego samochodu z taką samą prędkością uderzającą o ścianę? Pierwszy przypadek, jaki widzę, podwoiłby uderzenie, ale także pochłonąłby energię w innej konstrukcji samochodu, w przeciwnym razie w solidnej i sztywnej ścianie cała energia wróciłaby do pojazdu.

Która sytuacja jest gorsza dla pasażerów?

automotive-engineering safety Alessandro Nardinelli
źródło
Powiązane z fizyką: Urazy i liczby
Mast
1
„Ten sam samochód z tą samą prędkością ...” czy mówimy o prędkości bezwzględnej lub prędkości względem obiektu zderzenia? Dwa samochody jadące z prędkością 50 km / h uderzają głową w VS jeden samochód jadący z prędkością 50 lub 100 km / h uderza o idealną ścianę?
Myles,
@Myles: Jestem pewien, że Alessandro miał na myśli absolutną prędkość, przy której wszystkie samochody jadą z prędkością 50 km / h.
Nicolas Raoul,
Ściana nie ma kierowcy ani pasażerów, dwa samochody są gorsze.
Hernán Eche
Pytanie brzmi „rozbicie się przez ścianę”, a jednocześnie „solidna i sztywna ściana”. Podejrzewam, że miałeś na myśli raczej „w” niż „przez”, ale dobrze byłoby wiedzieć na pewno, co naprawdę chciałeś.
Ray Butterworth,

Odpowiedzi:

29

Z punktu widzenia kierowcy samochodu uderzenie w inny samochód jest tak samo złe, jak uderzenie o idealną ścianę (ścianę o zerowej deformacji).

Gdyby między dwoma samochodami było odbicie płaszczyzny , wówczas vs. Samochód byłby dokładnie równy vs. Ściana (punkty styku między dwoma samochodami byłyby na tej samej płaszczyźnie, z powodu odbicia, więc każdy samochód można uznać za ścianę dla innego). Ale to odbicie płaszczyzny nie istnieje:

Samochody zderzają się z góry

Zamiast tego mamy 2-krotne odbicie obrotowe .

Powiedzmy, że lewa część samochodu jest cięższa niż prawa część. Lewa i prawa część zostaną zmiażdżone w różny sposób, a lewa część każdego samochodu pójdzie dalej, niż gdyby była nieruchoma ściana. Ciężkie części każdego samochodu będą się przesuwać obok siebie, z dużą ilością energii pochłoniętej przez odkształcenie stali i większą odległością między punktem uderzenia a punktem końcowym, a tym samym mniejszym opóźnieniem. W tym scenariuszu, jeśli zdarzy ci się usiąść po ciężkiej stronie, będziesz miał szczęście, ale jeśli zdarzy ci się usiąść po lekkiej stronie, może to być gorsze niż ściana.

Ponadto, zamiast wszystkich sił o tym samym kierunku, część energii zostanie zamieniona na obrót , co może być dobrą lub złą rzeczą, w zależności od tego, gdzie siedzisz.

Wreszcie samochody mają kilka twardych belek konstrukcyjnych (lub części, które można uznać za belki), a większość pozostałych jest bardziej miękka. W przypadku uderzenia w ścianę spowolnienie jest ogromne, gdy tylko promień dotknie ściany. Jeśli uderzysz w inny samochód, wiązki prawdopodobnie wejdą w miękkie części innego samochodu. Tutaj ponownie odległość między punktem uderzenia a położeniem końcowym będzie większa, a zatem mniej gwałtowne opóźnienie. Jest to szczególnie prawdziwe przy bardzo dużych prędkościach, z wiązkami każdego samochodu przebijającymi się przez większość przeciwnego samochodu.

Podsumowując, zderzenie z idealną ścianą jest prawdopodobnie nieco gorsze niż zderzenie z innym samochodem, ale lepiej prowadź bezpiecznie i unikaj wypadków :-)

Nicolas Raoul
źródło
Nie zgadzam się, że odbicie płaszczyzny spowodowałoby, że byłoby dokładnie równe. W przypadku samochodu vs samochodu oba samochody będą miały strefy zgniotu zaprojektowane tak, aby przekształcić energię kinetyczną uderzenia w deformację samochodu, zamiast pozwalać na przekazywanie go pasażerom i wydłużyć czas zwalniania. Samochód kontra samochód podwoi zatem korzyści z tych stref zgniotu.
Jack Aidley,
2
@JackAidley Powiedzmy, że masz pełną wiedzę na temat dokładnie jednego samochodu uczestniczącego w kolizji. Wiesz, że zderzył się albo z doskonałym lustrzanym odbiciem siebie, albo z nieskończenie mocną ścianą. Jak byś rozróżnił, opierając się wyłącznie na wszechwiedzy jednego samochodu, czy uderzył on w inny samochód, czy w ścianę? Drugi samochód przyczynia się do powstania innej strefy zgniotu, ale także zapewnia całą energię, której nie robi ściana. Nie sądzę, żebyś mógł je rozróżnić.
Air
@JackAidley Masz dokładnie podwójną absorpcję, ale dokładnie dwukrotnie energię do absorpcji. Drugi samochód porusza się z tą samą prędkością, aby wnieść tyle samo energii.
Rick
11

W związku z tym, że samochody są identyczne, a ściana jest niezmienna, argumentowałbym, że obie sytuacje są takie same, oparte na symetrii.

Rozważ zderzenie dwóch samochodów bez ściany. Zachowanie rozpędu oznacza, że ​​końcowym rezultatem są oba samochody w postoju. Jeśli zderzają się ze sobą idealnie, pojazdy będą się identycznie zapinać i absorbować energię.

Wyobraź sobie teraz umieszczenie całkowicie nieelastycznej ściany między zderzającymi się samochodami. Nic się nie zmienia; samochody wciąż kończą w bezruchu i w ten sam sposób absorbują energię.

Jeśli zamiast tego rozważysz ścianę, która zapada się po uderzeniu przez samochód, uderzenie w ścianę jest bezpieczniejsze. To znaczy zaniedbując dodatkowe niebezpieczeństwo związane z lataniem cegieł i budynkiem na samochodzie.

Chris Mueller
źródło
2
To jest źle. Dwa zderzające się ze sobą samochody nie zareagują identycznie, ponieważ nie są dublowane, siedzenie kierowcy znajduje się po tej samej stronie w każdym samochodzie. Powoduje to inny wynik, gdy samochody zderzają się, ponieważ rozkład masy nie jest identyczny. O ile nie wjedziesz w dokładną kopię lustrzaną samochodu, samochody ześlizgną się nieco od środka kolizji, co da inny rezultat. Na przykład siedzenie pasażera może zostać zmiażdżone bardziej niż miejsce kierowcy.
rodolphito,
1
To nie tylko siedzenie kierowcy, silnik jest asymetryczny,
dopływ
3
Mythbusters przetestował to w 2010 roku. Mythbustersresults.com/mythssion-control
Taemyr
1
@Rodolvertice Prawidłowo wskazujesz, że samochody nie wykazują idealnej symetrii lustra. Ponieważ jednak środek masy pojazdu jest utrzymywany w pobliżu środka pojazdu, efekt jest raczej niewielki. W przypadku sztywnego ciała powoduje to po prostu zachowanie niektórych ruchów w postaci momentu pędu. Prawdziwe kolizje są oczywiście znacznie bardziej chaotyczne, a eksperyment jest najlepszym sposobem na określenie rzeczywistości. Jak zauważył Taemyr, pogromcy mitów przeprowadzili eksperyment i „potwierdzili” wynik mojego argumentu o symetrii.
Chris Mueller,
2
@ChrisMueller Nie zajmujemy się mechaniką sztywnego ciała, więc środek masy znajdujący się blisko środka objętości tak naprawdę niewiele mówi. Wypadki samochodowe znacznie deformują pojazdy, a zarządzanie deformacją wymaga ogromnej wiedzy inżynierskiej.
David Richerby,
5

Odpowiedź będzie zależeć od ściany i od drugiego samochodu.

Rozważ porównanie z idealną nieruchomą ścianą. W przypadku hipotetycznej kolizji między Humvee (2500 KG) i VW Beetle (850 KG), dla Humvee „vs car” jest lepszy , podczas gdy dla Beetle „vs. wall” jest lepszy .

Teraz rozważ porównanie z cienką, miękką ścianą z papieru. Zarówno Humvee, jak i Beetle „vs. wall” jest lepszy .

dotancohen
źródło
Zastanawiam się, jak sobie poradziłby ten Żuk !
dotancohen,
3
Pytanie brzmi jednak: „ten sam samochód” ;-)
Nicolas Raoul,
5

Zgaduję, że nie widziałeś w tym odcinku Pogromców mitów . Następnie zapoznaj się z tym opisem wyjaśniającym, dlaczego są one poprawne, ponieważ wyjaśnienie Mythbuster pozostawia coś do życzenia.

Krótko mówiąc, jest dokładnie tak samo. W przykładzie z 2 samochodami, każdy samochód ma taką samą ilość energii (tak jak siebie nawzajem, jak w samochodzie z przykładu z 1 samochodem), ponieważ wszystkie jadą z tą samą prędkością (i mają tę samą masę). W wypadku dwóch samochodów całkowita energia w wypadku uległa podwojeniu, jednak energia jest równo rozdzielona między dwa samochody. Dlatego energia dla każdego samochodu jest identyczna jak pojedynczy samochód uderzający w prążkowaną ścianę. Testy w Mythbusters ilustrują to.

dberm22
źródło