Існує така дивна думка, що при лобовому ударі швидкості "складаються". У новинах про якусь аварію представник міліції говорив, що швидкості автомобілів були 100 км/год, значить у сумі 200 км/год. Ну так, у сумі: 100 + 100 = 200. Не посперечаєшся. А далі що?
Цікаві, звісно, не цифри, а реальні наслідки удару. І порівнювати потрібно не просто 100 та 200, а, наприклад, наслідки зіткнення з бетонною стіною. Так ось, при лобовому зіткненнідвох однакових автомобілівз однаковою швидкістю 100 км/год кожен ефект для будь-якого з цих двох автомобілів буде такий же, як при ударі об бетонну стіну на швидкості 200 км/год. А це вже дуже небезпечна помилка, як на мене. Ефект буде таким самим, якщо в'їхати в бетонну стіну на 100 км/год. Саме 100, не 200!
Взагалі, бездумне додавання цифр нагадує мультик «Загін Америка: світова поліція». У ньому про деякі жахливі терористичні акції говорили щось на кшталт: «Це буде вдесятеро гірше, ніж 9/11». Потім хтось казав: "9110 - це жах якийсь!!". За точність не ручаюся, але сенс не змінився. 911 чого? 9110 чого? Тож і тут – 200 км/год чого? Щодо Сонця, ми взагалі рухаємося зі швидкістю 30 км/с, і нічого. Більше того, якщо розігнатися до 200 км/год і потім плавно загальмувати, станеться не те саме, що різко втрутитися в бетонний блок. Тобто. важлива не швидкість, а час погашення цієї швидкості. Максимальне прискорення, яке зазнають люди, які перебувають у машині при гальмуванні, ударі тощо.
Ймовірно, думки про складання швидкостей спадають на думку у зв'язку з залишковими спогадами з фізики. Але там швидкості бездумно ніхто не складає. Є збереження енергії, збереження імпульсу. Є прискорювачі на зустрічних пучках. Але нас цікавить поведінка не систем тіл, а відчуття одного тіла. Відчуттям тіла якраз і буде максимальне прискорення, а не повна енергія-маса-імпульс.
У разі удару об бетонний блок і у разі удару про зустрічну машину, з практичної точки зору можна вважати, що час погашення швидкості буде однаковим. І прискорення будуть однакові. А значить, немає різниці, у що в'їжджати – в бетонний блок або таке ж авто, що їде на зустріч із тією ж швидкістю. Жодних додавань швидкостей тут немає і бути не може. Це помилка, причому дуже небезпечна, тепер легко бачити.
Звичайно ж, треба розуміти, що ковзний удар кращий за прямий лобовий. Що замість зустрічного удару краще віддати перевагу удару про попутний автомобіль – він м'якший. Що удар про попутний автомобіль м'якший, ніж удар про «попутний» бетонний блок. Взагалі важливо розуміти, які небезпеки таяться на дорозі, і бачити, які з них страшніші, а які менш. Для порятунку свого життя, здоров'я доведеться робити вибір. Для усвідомленого вибору потрібні знання. А їх нам не дають. Та що там казати: їх навіть співробітники ДІБДР, люди, які мають безпеку руху безпосереднє відношення, і то не мають.
Прийнято вважати, що при лобовому зіткненні швидкостіавтомобілів підсумовуються і результат буде однаковий при зіткненні з бетонною стіною на цій сумарній швидкості. Але чи це так? Руйнівники легенд вирішили провести експеримент із встановлення істини, при цьому провівши три краш-тести і розбивши чотириавтомобілі Daewoo Nubira.
« ...Пам'ятаєш, як ми зіштовхнули два автомобілі один до одного, коли швидкість кожного з них була 80 км/год. А ти сказав, що це те саме, якби одне з них врізалося в стіну на швидкості 160 км/год. Фани обурювалися, обурювалися, вони сказали, що ти помилився.
Вони стверджували, що зіткнення двох авто на швидкості 80 км/год не еквівалентне тому, якби одне з них врізалося у стіну на швидкості 160 км/год. А еквівалентно тому, якби один із них в'їхав у стіну на швидкості 80 км/год. Ну то що ти скажеш?
- Я гадаю, треба перевірити.
- Давай перевіримо.
Отже, суперечка розвивається навколо третього закону Ньютона: кожна дія має однакову протидію.
- І чого хочуть Фани? Вони хочуть, щоб ми використовували два повнорозмірних авто. Але я думаю, що ми маємо пролити світло на закони фізики за допомогою повномасштабного експерименту.
- У більш контрольованих умовах.
- Точно!
- А тоді ми розіб'ємо ці авто».
(Втрачаючи подробиці, скажімо, що результат тесту в лабораторії свідчить про те, що швидше за Фани мали рацію).
Відео №1 російською мовою від MythBusters («Руйнювачі легенд»)
Чи підсумовується швидкість при лобовому зіткненні?
https://www.youtube.com/v/RowK7Ytv9Ok
Але цього, звісно, виявилося замало. Настав час розбити справжні машини, підтвердивши результати тесту в польових умовах. Місце події – Арізона.
Для тесту вибрали Daewoo Nubira, яку збираються розбити об стіну на швидкості 80 км/год.
1280 футів-довжина шляху «Нубіри» до стіни. Звичайно авто буде без водія і розженуть його за допомогою електрики - для цього і потрібні рейки. на задньому сидінніта в багажнику встановлено спеціальний пристрійщо фіксує всі дані. Загалом щось типу чорного ящика в літаках.
Отже, довжина цілої "Нубіри" 15 футів.
https://www.youtube.com/v/dMVeq6P5s9E
Відео №2 на тему: "Чи складаються швидкість при лобовому зіткненні?"
Після удару довжина авто скоротилася до 11 футів. І я Вам відразу скажу, що якщо ми розіб'ємо це авто на швидкості 100 миль на годину об стіну, пошкодження будуть набагато значнішими.
Отже, тепер та сама стіна, та сама машина (тільки жовтого кольору) - і швидкість 160 км/год.
Подивимося, наскільки сильною буде компресія на швидкості 160 км/година. Ми просто втратили мову: «Нубіра» стала вдвічі меншою. Була 15 футів – стала 8!
Отже, ми вважаємо, що якщо вдвічі збільшити швидкість, то й ушкодження збільшуються вдвічі. Але фізика говорить нам інше: якщо швидкість збільшується вдвічі, пошкодження збільшуються приблизно вчетверо!
Наші сенсори зафіксували, що коефіцієнт сили протидії у другому випадку (100 миль на годину) зріс більш ніж утричі порівняно з першим (80 км/год).
Словом, під час зіткнення діє фізика, але не треба бути вченим, щоби розуміти наслідки. Машини, а точніше їхній стан, говорять самі за себе.
Але, настав час рухатися до основної події: якщо машини зіштовхнути в лобовій атаці, при швидкості кожної з них 80 км/год, як вони виглядатимуть?
Не секрет, що з безпекою автомобіля пов'язано багато міфів. У форумах, ЖЖ і офлайнових дискусіях повно порад на тему того, який автомобіль безпечніший і як краще поводитися аварійної ситуації. Більшість цих порад якщо не марні, то малоосмислені – людина радить купувати "п'ятизірковий" автомобіль по EuroNCAP, а чому, як, власне, і що ці зірки означають – пояснити не може. Зокрема, практично ніхто не розуміє, як "зірки" співвідносяться з ймовірністю серйозно постраждати в аварії конкретного типу та за конкретної швидкості. Зрозуміло, що чим більше зірок – тим краще, але наскільки це "краще" і де проходить безпечна межа? Користувач LiveJournal 0serg порахував,як, на чому і куди безпечніше врізатись , і розбив у пух і порох теорію EuroNCAP-івських "зірок".
Один із вкрай поширених міфів полягає в тому, що дуже часто, коли говорять про лобовий удар автомобілів, швидкість цих автомобілів складає. Вася їхав 60 км/год, а з зустрічки на нього вилетів Петя на швидкості 100 км/год, удар – ну й самі розумієте, що там на 100+60 = 160 км/год від машин залишилося... Це - груба помилка. Реальна " ефективна швидкістьудару" для машин зазвичай дорівнюватиме приблизно середньої арифметичноїшвидкостей Васі та Петі - тобто. близько 80 км/год. І саме ця швидкість (а не обивательські 160) і призводить до розгорнутих автомобілів та людських жертв.
"На пальцях" те, що відбувається, можна пояснити таким чином: так, при ударі енергія двох автомобілів підсумовується - але й поглинають її теж два автомобілі, тому на кожен автомобіль припадає лише половина сумарної енергії удару. Коректний розрахунок того, що відбувається при ударі, доступний навіть школяру, хоча і вимагає певної кмітливості та уяви. Уявімо, що автомобілі в момент удару ковзають по рівному шосе без опору (враховуючи, що удар відбувається за дуже короткий час і сили удару, що діють на машини, набагато вище сил тертя з боку асфальту - навіть при інтенсивному гальмуванні це припущення можна вважати цілком справедливим). У цьому випадку рух при ударі буде повністю описуватися однією-єдиною силою - силою опору корпусів металу, що зминаються. Ця сила, за третім законом Ньютона, для обох машин однакова, але спрямована у протилежні сторони.
Подумки поставимо між машинами тонкий, невагомий аркуш паперу. Обидві сили опору (першої машини та другої) діятимуть "через" цей лист, але оскільки ці сили рівні та протиспрямовані, то вони повністю компенсують одна одну. А отже, протягом усього удару наш лист рухатиметься з нульовим прискоренням - або, іншими словами, з постійною швидкістю. В інерційній системі координат, пов'язаної з цим листом, обидві машини як би "врізаються" з різних сторін у цей нерухомий аркуш паперу - доти, доки не зупиняться або (одночасно) не відлетять від нього. Згадуєте методику EuroNCAP, де машини врізаються в нерухомий бар'єр? Удар наш гіпотетичний "аркуш паперу" в нашій спеціальною системоюкоординат буде рівносильний удару об масивний бетонний блок на тій самій швидкості.
Як порахувати швидкість аркуша паперу? Це досить просто – досить згадати механіку зіткнень зі шкільної програми. У якийсь момент обидва автомобілі "зупиняються" щодо системи координат аркуша паперу (це відбувається в ту мить, коли автомобілі починають розлітатися в різні сторони), що дозволяє нам записати закон збереження імпульсу. Вважаючи масу одного автомобіля m1 і швидкість v1, а іншого - m2 і швидкість v2, отримуємо швидкість аркуша паперу v за формулою
(m1+m2)*v = m1*v1 - m2*v2
v = m1/(m1+m2)*v1 - m2/(m1+m2)*v2
Для зіткнення в "попутному" напрямку швидкість другої машини слід рахувати зі знаком "мінус".
Відносні швидкостімашин щодо паперу (тобто "еквівалентна швидкість удару об бетонний блок") відповідно дорівнюють
u1 = (v1-v) = m2/(m1+m2) * (v1+v2)
u2 = (v+v2) = m1/(m1+m2) * (v1+v2)
Таким чином, "еквівалентна швидкість" лобового ударусправді пропорційна сумі швидкостей автомобілів - проте береться вона з якимось "поправним коефіцієнтом", що враховує співвідношення мас автомобілів. Для автомобілів рівної маси він дорівнює 05, тобто. сумарну швидкість потрібно розділити навпіл - що і дає нам згадане на початку нотатки типове для подібних аварій "середнє арифметичне". У разі зіткнення машин різної масикартина буде суттєво інший - "важка" машина постраждає менше, ніж "легка", причому якщо відмінності в масі досить великі - різниця буде колосальною. Це типова ситуація для аварій класу "влетів легковик у завантажену вантажівку" - наслідки такого удару для легковика близькі до наслідків удару на повноцінній "сумарній" швидкості, в той час як "вантажівка" відбувається невеликими ушкодженнями, т.к. йому " еквівалентна швидкість удару " виявляється рівної десятої, або навіть двадцятої частці сумарної швидкості. 
Отже, ми навчилися вважати "еквівалентну швидкість удару" за дуже простою формулою: потрібно скласти швидкості (для удару в попутному напрямку- відняти), а потім визначити, яку частку маси складає ЧУЖА машина від сумарної маси ваших машин і помножити цей коефіцієнт на пораховану швидкість. Прикидні значення коефіцієнта:
Машини приблизно однакової вагової категорії: 0.5
Малолітражка vs легковик: малолітражка 0.6, легковик 0.4
Малолітражка vs джип: малолітражка 0.75, джип 0.25
Легковик vs джип: легковик 0.65, джип 0.35
Легковик vs вантажівка: легковик >0.9, вантажівка<0.1
Джип vs вантажівка: джип >0.8, вантажівка<0.2
Наприклад, джип Porsсhe Cayenne масою 2,5 тонни на перехресті врізається на швидкості 100 км/год в ледь почав лівий поворот Ford Focus II масою 1,3 тонни. Сумарна швидкість – 100 км/год, еквівалентна швидкість удару для Cayenne – 35 км/год, а для FF – 65 км/год.
Основна загроза для життя водія при ударі визначається (якщо він пристебнутий) деформацією салону автомобіля. Ця деформація, своєю чергою, приблизно пропорційна поглиненої енергії удару. А ця енергія визначається старою доброю формулою "ем в квадраті навпіл", тобто. вже для 80 км/год вона буде в 1,5 раза більша за "номінальну" енергію EuroNCAP, на 100 км/год - у 2,5 раза більше, на 120 км/год - у 3,5 раза більше, на 140 км/год год – майже в 5 разів більше.
Тому реальна безпека EuroNCAP-івських "зірок" забезпечується тільки при ефективній швидкості удару менше 80 км/год!
Іншими словами, все, що вище 80 км/год, - потенційно небезпечно для життя, незважаючи на тип автомобіля. "Горі-гонщиків" на дорогих автомобілях реально рятують лише "знижувальні коефіцієнти" згадані вище - навіть при сумарній швидкості в 200 км/год вони, як було показано, зазвичай знизять ефективну швидкість суттєво більш важкої машини до 80 км/год і менше. Та й гальма зазвичай дозволяють встигнути скинути хоча б 20-30 км/год (а частіше - більше) в останній момент - звідси і безпека дорогих джипів. Але при ударі про міцну нерухому перешкоду або про вантажівку все закінчиться набагато сумніше. Міцність машини на 100 км/год – поняття вельми умовне! Швидкості до 80 км/год на сучасних машинах практично безпечні в будь-якій ситуації, але водій, що летить зі швидкістю 140+ км/год - це з великою ймовірністю вбивця або самогубця.
Слід зазначити, що з цією особливістю пов'язаний характерний міф про "низьку безпеку" легкових машин, особливо малолітражних і російського виробництва. Зазвичай на його підтвердження наводять промовисті приклади лобового зіткнення подібної машинки з яким-небудь представницьким автомобілем або джипом - але ви, вважаю, тепер вже здогадуєтеся, що основною причиною подібного кошмару стає не стільки "низька міцність" цих машин, скільки низька маса. за якою наслідки для легкої машини свідомо будуть у рази сильнішими за наслідки для важкої. Якість реалізації пасивної безпеки машини в таких ударах вже відходить на другий план. Однак у всіх інших аваріях (виліт з траси, удар об вантажівку, удар із приблизно таким же автомобілем) ситуація буде далеко не такою драматичною. Для важких авто справедливі протилежні міркування.
Коротко - про непристебнуті ремені безпеки. При ударі об перешкоду непристебнута людина летить на бублик зі швидкістю, приблизно рівної ефективної швидкості удару. Швидкість, яку набирає людина, що падає з п'ятого поверху будівлі, при ударі об землю – менше 60 км/год. Виживає приблизно половина. Швидкість, яку набирає людина, що падає з дев'ятого поверху, - близько 80 км/год. Виживають одиниці. Подушки безпеки і вдало обрана поза дозволяють пом'якшити наслідки (зробивши виживання на 60 км/год вельми ймовірним, а на 80 - більш реальним), але я б сильно на них не розраховував. Буквально плюс 40 км/год до відносно безпечного значення (яке, як я вже згадував, у типових аваріях ближче до 60) - і ви гарантований труп, що б ви не робили, і яка просунута система безпеки в машині не була. Запас міцності у пристебнутих набагато вище – там критичної буде плюс 100 км/год до безпечної швидкості, і вийти за ці межі буде не так просто. У невдалих ситуаціях (виліт на узбіччя або під вантажівку) обидві цифри слід розділити навпіл.
Практичні поради:
1. Не перевищуйте сильно швидкість. Шанси загинути після 120 км/год зростають ДУЖЕ швидко, хоча для важких автомобілів безпечна верхня межа зазвичай дещо вища - на жаль, за рахунок безпеки оточуючих.
2. Якщо перевищуєте – пристібайтеся. Хоча відносно невеликих швидкостей (0-100) без ременя досить багато шансів вижити, в діапазоні швидкостей 100-140 при аварії часто непристебнуті = трупи.
3. Сучасний важкий автомобіль майже завжди значно безпечніший. в аваріях з легшими автомобілями. До аварій за участю вантажівок або вильотом з траси ця міркування не відноситься. Не забувайте тільки, що велика маса далеко не завжди компенсує погану пасивну безпеку - старіння 20-річної давності настільки гірше за сучасні 4-5-"зіркові" автомобілі, що його взагалі мало що може врятувати в аварії.
4. Удар про нерухому важку перешкоду на узбіччі для важкої машини небезпечніший за лобове зіткнення. Для легкої машини – навпаки.
5. Удар про нерухому машину і тим більше - машину, що рухається в попутному напрямку завжди набагатобезпечніше удару об нерухому важку перешкоду на узбіччі.
6. Якщо ви бачите, що зараз буде аварія, а відвертатися вже пізно - гальмуйте, як і наказано ПДР. Намагатися вилетіти на узбіччя, не скидаючи швидкості, зазвичай, як мінімум, не менш небезпечно.
7. Винятком з пункту 6 є тільки той випадок, коли вам у лоб на великій швидкості летить вантажівка - тут краще робити будь-що, але з його шляху йти. Але ця ситуація мені в реальному житті поки що не зустрічалася жодного разу (а щоб самим не вилітати на вантажівки на великій швидкості – див. пункт 1).
Серед автолюбителів ходить безліч правдоподібних міфів, у які вірить велика кількість людей. Про багато міфів ми вже неодноразово писали на сторінках нашого видання. Сьогодні ж ми хочемо поговорити про найпоширеніший міф - про складання швидкостей двох автомобілів при лобовому ударі. Давайте розвіємо цей міф раз і назавжди.
Якось так повелося, що багато людей вважають, що якщо два автомобілі стикаються лоб у лоб, то енергія удару буде відповідати. Тобто, як вважають багато автолюбителів, щоб зрозуміти, якої сили буде лобовий удар, потрібно скласти швидкості обох автомобілів, що потрапили в ДТП.
Щоб зрозуміти, що це міф, і щоб розрахувати силу лобового удару та наслідки для автомобілів, які потрапили в таку аварію, потрібно провести таке порівняння.
Отже, давайте порівняємо наслідки для автомобілів у різних аваріях. Наприклад, кожна машина рухається назустріч один одному зі швидкістю 100 км/год, і потім вони лоба в лоб зіштовхуються один з одним. Як ви думаєте, наслідки від лобового удару будуть серйознішими, ніж від тієї ж швидкості? Якщо ґрунтуватися на поширеному міфі, який уже кілька десятків років ходить серед людей, які тільки наполовину знають фізику (або взагалі не знайомих з нею), то на перший погляд наслідки лобового удару двох автомобілів на швидкості 100 км/год будуть більш плачевними, ніж при ударі автомобіля на тій же швидкості об цегляну стіну, тому що нібито сила лобового удару буде більшою через те, що швидкості машин у цьому випадку потрібно скласти. Але це не так.
Насправді сила лобового удару двох машин на швидкості 100 км/год відповідатиме тій самій силі, що і при ударі на швидкості 100 км/год у цегляну стіну. Це можна пояснити двома способами. Один – простий, який буде зрозумілий навіть школяреві. Другий - складніший, який зрозуміють не всі.
ПРОСТІЙ ВІДПОВІДЬ
Дійсно, повна енергія, яка повинна бути розсіяна за допомогою зім'яття металу кузова, удвічі вища при зіткненні двох машин лоба в лоба, ніж при ударі одного автомобіля об цегляну стіну. Але при лобовому зіткненні збільшується відстань зминання металу кузовів обох машин.
Оскільки вигин металу - це те місце, де йде вся ця енергія, буде поглинатися вдвічі більше, оскільки вона поглинатиметься двома автомобілями, на відміну від удару об цегляну стіну, де кінетична енергія поглинатиметься однією машиною.
Таким чином, швидкість уповільнення та сила лобового удару на швидкості 100 км/год буде приблизно тією ж, що і при ударі на 100 км/год у цегляну нерухому стіну. Тому наслідки для двох автомобілів, що рухаються з однаковою швидкістю і зіткнулися лоба в лоб, будуть приблизно такими ж, якби один автомобіль з тією ж швидкістю врізався в нерухому стіну.
БІЛЬШ СКЛАДНИЙ ВІДПОВІДЬ
Припустимо, що автомобілі мають однакову масу, ті самі характеристики деформації і ідеально під прямим кутом стикаються лоб в лоб і не відлітають один від одного далеко. Припустимо, що обидва автомобілі зупиняться у точці зіткнення. Таким чином, рухаючись, наприклад, зі швидкістю 100 км/год, кожен автомобіль зупиниться при ударі зі 100 до 0 км/год. У цьому випадку кожен автомобіль поводитиметься так само, якби кожен із них зіткнувся з нерухомою стіною на швидкості 100 км/год. У результаті обидва автомобілі отримають при ідеальному лобовому ударі ту саму шкоду, що і при ударі об стіну.
Щоб зрозуміти, чому саме однакові збитки, потрібно провести уявний експеримент. Для цього уявіть, що два автомобілі їдуть на швидкості 100 км/год назустріч один одному. Але на дорозі між ними стоїть товста, дуже міцна нерухома стіна. А тепер уявіть, що обидва автомобілі одночасно врізаються в цю уявну стіну з протилежних боків. Кожен у цей момент одночасно зупиняється зі 100 км/год до 0 км/год. Оскільки стіна на дорозі є дуже міцною, вона не передає енергію удару одного автомобіля на інший. У результаті виходить, що обидва автомобілі ударяються окремо в стіну, що стоїть, не впливаючи один на одного.
А тепер повторіть цей подумки з більш тонкою і не дуже міцною стіною, але здатною вистояти під ударом. Якщо удар буде одночасно з двох сторін, стіна залишиться стояти на місці. А тепер уявіть замість стіни лист міцного шматка гуми. Оскільки два автомобілі врізаються в нього одночасно, лист гуми залишиться стояти на місці, оскільки обидва автомобілі утримуватимуть гуму на одному місці в момент одночасного удару. Але тонкий лист гуми не може вплинути на уповільнення будь-якої машини, тому навіть якщо ви приберете лист гуми між автомобілями, які стикаються лоб у лоб, кожен автомобіль, як і раніше, в момент удару зупиниться зі 100 км/год до 0 км/год. так само, якби один автомобіль врізався в міцну нерухому стіну зі швидкістю 100 км/год.
Чи однакова енергія удару і наслідки при зіткненні з автомобілем, що стоїть, або нерухомою стіною?
Це ще один поширений міф серед автолюбителів, який пов'язаний з тим, що якщо на швидкості, наприклад, в 100 км/год зіткнутися з автомобілем, то сила удару буде точно такою ж, як якби автомобіль на швидкості в 100 км/год влетів у нерухому стіну. Але це не так. Це чистий міф води, який заснований на незнанні елементарної фізики.
Отже, уявімо собі ситуацію, що один автомобіль рухається зі швидкістю 100 км/год і на повному ходу стикається з такою самою машиною, що стоїть на дорозі. У момент удару один автомобіль, продовжуючи свій рух, штовхатиме інший автомобіль. У результаті обидві машини відлетять від місця зіткнення. У момент удару кінетична енергія поглинатиметься деформацією кузова обох автомобілів. Тобто, енергія удару також поділиться між двома автомобілями. У випадку з ударом в нерухому стіну одного автомобіля на швидкості в 100 км/год деформація кузова буде тільки в одного автомобіля. Відповідно, сила удару та його наслідки для машини будуть більшими, ніж при ударі на швидкості одного автомобіля в інший, який стоїть на місці.
