Fizyka wyjaśnia, dlaczego pasy bezpieczeństwa działają w wypadku samochodowym, a ramiona nie

Twój refleks może nalegać na coś innego, ale prawda jest taka, że ​​bez względu na to, jak dużo ćwiczysz, jesteś bezużyteczny w wypadku samochodowym. Ta rzecz, w której przykładasz rękę do dziecka lub żony? To miły gest, ale to tylko gest. W ciągu ułamka sekundy, w którym Twój pojazd zwalnia od 40 mil na godzinę do zera, gdy twoje ciało pędzi na spotkanie pasów bezpieczeństwa lub przedniej szyby, to ramię niczego nie osiągnie. Ale i tak sięgasz. Czemu? Głównie po to, by się uspokoić. Niestety, bliższe przyjrzenie się liczbom pokazuje, jak komiczne jest to zapewnienie.

Dlaczego silne ramię taty nie działa tak dobrze, jak pas bezpieczeństwa, zwłaszcza gdy po prostu zatrzymujesz się na czerwonym świetle? Ponieważ fizyka. Niestety, miłość jest najpotężniejszą siłą we wszechświecie, ale nie ma szans z rozpędem. Na pewnym poziomie wiemy o tym, ale tutaj są rzeczywiste szczegóły tego, jak to wszystko działa.

Fizyka wypadku samochodowego

Załóżmy, że jedziesz samochodem średniej wielkości z prędkością około 40 mil na godzinę, kiedy nagle uderzasz w drzewo i całkowicie się zatrzymujesz. Sam samochód doświadczy siły 240 000 funtów lub 120 ton.

Wiemy to dzięki poręcznemu równaniu: F= -½ mv^2 / d. Oznacza to, że średnią siłę, jakiej doświadcza obiekt, można obliczyć, mnożąc masę tego obiektu i prędkość, mnożąc ją przez -½, podnosząc rozwiązanie do kwadratu, a następnie dzieląc przez drogę zatrzymania.

Możemy zastosować te same zasady, aby określić, jakiego rodzaju siły mogą doświadczyć pasażerowie podczas wypadku. W powyższym przykładzie osoba dorosła ważąca około 150 funtów doświadczyłaby 4 ton siły; dziecko ważące 50 funtów musiałoby zmierzyć się z siłą około 1,3 tony. Co ważne, jednym z najlepszych sposobów na mediację tej siły jest zmiana drogi hamowania. Ponieważ „d” jest w mianowniku naszego równania, większe odległości hamowania oznaczają mniejsze siły.

Więc… co robi pas bezpieczeństwa?

Powyższe dane mają zastosowanie tylko wtedy, gdy osoba dorosła i dziecko przebyli tę samą odległość co samochód przed zatrzymaniem, co by się stało, gdyby pasażerowie byli przyklejeni do swoich siedzeń lub nosili nierozciągające się uprzęże, które utrzymywały ich w pełnej synchronizacji z samochodem od początku do końca. Prawie nigdy tak nie jest. Większość pasów bezpieczeństwa to pasy rozciągające się, które zwiększają o około 50 procent drogę hamowania samochodu. To dobrze, bo gdyby dziecko w naszym wypadku przeszło z 40 mil na godzinę do zera na 1,5 stopy zamiast na 1 stopę, doświadczyłoby siły mniejszej o 1000 funtów.

(Jeśli nam nie wierzysz, oto narzędzie online który pozwala na zabawę z siłami zderzenia samochodowego).

Co by się stało, gdybym nie zapinał pasów bezpieczeństwa?

Cieszę się, że zapytałeś. byś nie być zsynchronizowanym z samochodem – przynajmniej nie skończysz w ten sposób. Bo kiedy samochód jedzie 40 mil na godzinę, ty też. Ale podczas gdy samochód zatrzyma się na odcinku jednej stopy, gdy jego maska ​​się zapadnie, ty wlecisz do przednia szyba lub kierownica z prędkością 40 mil na godzinę, całkowite zatrzymanie w ciągu zaledwie kilku cale. Badania sugerują, że pasy bezpieczeństwa zwiększają drogę hamowania około 5-krotnie, więc nie jest nierozsądne założenie, że bez pasów nieszczęsne dziecko w naszym scenariuszu ma tylko około 0,2 stopy, aby zwolnić z 40 do 0 mil na godzinę – poddając mu 6,6 tony lub 14 000 funtów zmuszać.

Konkluzja: dlaczego twoja ręka robi zgniły pas bezpieczeństwa dla twojego dziecka?

Po pierwsze, nie ma mowy, abyś był w stanie ustawić rękę na tyle szybko, aby działała jak rozsądny pas bezpieczeństwa. Możesz zepsuć powyższe obliczenia, aby dokładnie obliczyć, ile masz czasu, ale wystarczy powiedzieć, że to mniej niż jedna dziesiąta sekundy.

Odruchy taty są dobre, ale nie tak dobre.

Co ważniejsze, żaden trening ramion nie jest w stanie przygotować Cię do wchłonięcia takiej siły, jaka byłaby potrzebna, aby powstrzymać dziecko przed wlatywaniem w przednią szybę. Pamiętaj – te same siły, których doświadcza Twoje dziecko podczas lotu do przodu, to siły, które musi wytrzymać każdy dobry pas bezpieczeństwa. Pasy bezpieczeństwa są zaprojektowane tak, aby wytrzymać nagły wstrząs o sile 1000 funtów. Twoje ramię nie. Teraz, ponieważ twoja ręka nie jest do niczego przymocowana, prawdopodobnie ulegnie pod siłą twojego pasażera i odpadnie. Ale gdybyś teoretycznie zabezpieczył ramię 1,5 stopy od dziecka, złamałbyś każdą kość w ramieniu w momencie, gdy dziecko uderzy. Do złamania kości udowej potrzeba tylko 900 funtów siły. Twój nędzny promień i łokieć pękłyby jak gałązki.

Więc trzymaj się pasów bezpieczeństwa - twoje pistolety są godne podziwu, ale nie dorównują poliestrowi i nylonowi.

Tata stał się tatą Odcinek 23: Czy dzieci naprawdę potrzebują świątecznych prezentów?

Tata stał się tatą Odcinek 23: Czy dzieci naprawdę potrzebują świątecznych prezentów?Różne

Mój syn ma szczęście. Ma to wszystko. Ma osiem miesięcy i jego żłobek wygląda jak biuro Secret Santa w Lehman Brothers. Wszystkie cztery dziadkowie napinają karty kredytowe w tym okresie świąteczny...

Czytaj więcej
Co powoduje drozd u niemowląt?

Co powoduje drozd u niemowląt?Różne

Jeszcze przed dzieckiem rośnie zęby, są szanse, że rodzice mogą zobaczyć błyski bieli w ustach dziecka. Zwykle po prostu mleko pozostałości, ale w niektórych przypadkach białe plamy mogą być owrzod...

Czytaj więcej
Spoilery „Fantastic Beasts 2”: przewodnik po wszystkich zagmatwanych czarodziejach i czarownicach

Spoilery „Fantastic Beasts 2”: przewodnik po wszystkich zagmatwanych czarodziejach i czarownicachRóżne

JK Rowling powoli wprowadziła nas do czarodziejskiego świata z Harry Potter, stopniowo dodając coraz więcej znaków. Gdy Harry dowiedział się więcej o niezwykłym świecie, byliśmy tam razem z nim. To...

Czytaj więcej