Сложение скоростей и вычитание сил

[vb-]

И что?
80+80=160 км/ч
Ты видел машину после лобового столкновения на 160 км в час ап стенку?

А ты видел столкновение машины (80 км/ч) с движущейся стеной (80 км/ч)?:b3b4e46f21f040a62b4

 

[ab1008]

harryshka прав - в простейшей модели последствия столкновения 1 авто на скорости v с неподвижной стенкой и двух одинаковых авто со скоростями v у каждого - равнозначны.

В простейшей модели автомобили - материальные точки, столкновение абсолютно неупругое, выполняется закон сохранения импульса. Последствия оценивают по скорости потери механической энергии каждого авто или по скорости потери импульса (пропорциональной значению останавливающей силы).

Задачка решается в рамках школьной физики для произвольных масс и скоростей сталкивающихся тел. Могу привести решение, если интересно. Ссылки на так называемые законы сложения скоростей или сил, приводимые выше, неграмотны. Утверждаю все это, имея диплом физфака СГУ.

 

[Nikk]

Нужно для начала определить, в задачках идет речь об ударе упругих тел или не упругих. Потому как это не одно и то же.

Поскольку машины изначально делают деформируемыми при аварии, то считать неупругих, но так как реальные условия это не теория, то правильнее будет где-то (на 90%) неупругий удар.

Попробую тоже посчитать.
Машина (1 тонна) на 72 км/ч (это 20 м/с для простоты расчета) врезается в стенку (бетон, не проламывая).
Считаем что вся энергия, накопленная машиной, гасится ей же.
Энергия машины Е=(m*v^2)/2. В числах - 10000Н*400(м^2)/2=4 МДж.
На скорости 144 км\ч энергия удара (поглощаемая машиной) E=16МДж.
Максимальное торможение (ускорение с отрицательным знаком) от которого и зависит, выживет ли водитель зависит от характера сминания машины (зависимости линейной деформации от времени), поскольку расстояние одно и то же для скорости 72 и 144 (если считать длину от бампера до водителя - на 60 зона деформации уже доходит до водителя).
А ускорение = скорость / время (смысл ускорения - изменение скорости за 1 секунду). Если график деформации будет линейным, то ускорение будет минимальным, т.к. весь импульс равномерно "размажется" по времени удара. Этот пример для несущего кузова.
А если несущая рама и она несминаемая, то расстояние зоны деформации много меньше (раму особо не сомнёшь - на 72 км/ч - то) и скорость будет гаситься до нуля за очень короткий отрезок времени. Итог - ускорение намного больше, чем в предыдущем случае.

Далее, столкновение двух машин по 1 тонне каждая на 72 км\ч.
Энергия каждой те же 4 МДж, жесткость кузова та же, деформации и время смнания кузова те же что и со стеной.
Поскольку масса машин равна, то деформации будут одинаковы между собой и равны предудущему случаю.
ВНИМАНИЕ, РАЗНИЦА!!! Со стеной легко сделать лобовое столкновение, а с машинами такой фокус практически невозможно сделать, и вот почему - передняя часть машины сминается неравномерно, и как ни целься, удар все равно будет скользящим - пусть даже на том этапе, когда деформация дойдет уже до двигателя, и энергия удара тратится на те части машины, которые при чисто лобовом столкновении (со стеной) не мнутся.
При скользящем ударе значительная часть энергиии (думаю, до 20 % и более) преобразуется в кинетическую - машины после столкновения разбрасывает - на это тоже нужно очень много тех самых МДж. Кроме того, удар получается не прямой, а меняющий направление со временем - и ускорение тоже. Абсолютная величина ускорения уменьшается (вспомним сложение векторов, синусы, косинусы...)

Далее, столкновение машины 1 тонна и 10 тонн на 72 км/ч каждая.
Энергия первой - 4Мдж, второй - 40 МДж.
Распределится суммарная энергия удара по-другому.
Если считать удар неупругим (машины деформировались и остановились в точке удара) то суммарная кинетическая энергия 44 МДж будет гаситься за счет деформации двух машин - нетрудно догадаться, что прочнее - грузовик (рамный!) или кузов легковушки. Тут уж ясно, что стена будет НАМНОГО предпочтительнее, и нет особой разницы - 72 или 144 км\ч, кроме того что при 144 все намного фатальнее.

Если же после удара 1 т. и 10 т. машины отскочили друг от друга (упругий удар), то соотношение повреждений не изменится, изменятся только суммарные повреждения.

 

[Alex 777]

Практика — вот критерий истины! Пора провести краш-тесты.... Свою машинёшку не дам...

А на фея тогда пишешь?

 

[Lame Dog]

Еще вам аргумент - краш тесты проводят на скорости сколько то там километров час, точно не помню, пусть будет 60. Потомучто по статистике при этой или меньшей скорости чаще всего происходит столкновение. Причем имитируют именно столкновение 2х автомобилей. Почему не бъют их тогда на 120 км/ч ?

Скорость при краш тесте - 64 км/ч. Считается что это скорость, которую имеет автомобиль ехавший со скоростью 110 км\ч через 40 м после того как водитель применил экстренное торможение (иммитируется внезапно возникшее препятствие). Скорость 110 км/ч берется как максимально разрешенная на большинстве европейских дорог.

 

[sizz]

Скорость при краш тесте - 64 км/ч. Считается что это скорость, которую имеет автомобиль ехавший со скоростью 110 км\ч через 40 м после того как водитель применил экстренное торможение (иммитируется внезапно возникшее препятствие). Скорость 110 км/ч берется как максимально разрешенная на большинстве европейских дорог.

Смысл вопроса не в этом, почему бьют на такой скорости я знаю. Вопрос именно про столкновение двух автомобилей.

 

[Oleg07]

Кто прав покажет только практика. Если мой эксперимент с упругим ударом металлических шаров не подходит, то проведите с 2 кусками пластилина например (мож есть у кого). Хотя особой разницы не вижу. В первом случае сила удара видна по отскоку, во втором будет видна по смятию.
И такой момент. К примеру лобовой удар двух машин с 50км/ч. Если между машинами поместить например лист бумаги то одна машина его ударит с 50 км/ч и вторая. Если лист прикреплен к стене то только 50.

 

[Anthrax]

Олег, металлические шарики - пример абсолютно упругого удара, пластилиновые - абсолютно неупругого, физика этих тех прямо противоположна.

 

[sizz]

Кто прав покажет только практика. Если мой эксперимент с упругим ударом металлических шаров не подходит, то проведите с 2 кусками пластилина например (мож есть у кого). Хотя особой разницы не вижу. В первом случае сила удара видна по отскоку, во втором будет видна по смятию.
И такой момент. К примеру лобовой удар двух машин с 50км/ч. Если между машинами поместить например лист бумаги то одна машина его ударит с 50 км/ч и вторая. Если лист прикреплен к стене то только 50.

А причем тут лист бумаги? Мы рассматриваем силы которые действуют на автомобили а не пешехода между ними.

 

[Oleg07]

Олег, металлические шарики - пример абсолютно упругого удара, пластилиновые - абсолютно неупругого, физика этих тех прямо противоположна.

Ну так и авто - стена это неупругое - упругое. А авто - авто это неупругое - неупругое. Тут тоже физика разная.

 

[Anthrax]

В физике всегда считают исходя из идеального, а идеального в природе не существует. вот и получается, что автомобиль - одновременно и неупругое (в момент деформации) и упругое (когда фаза деформации закончилась). Так что физика еще сложнее.

 

[Can]

Столкновение лоб в лоб с автомобилей равной массы при одинаковой скорости каждого авто, будет тем же самым что и столкновение о стену на той же скорости.
Это факт.

Ваши доводы не имеют смысла, ИМХО

+1. Если говорить о стене, как о недеформирующемся теле.)))

 

[wraith]

Ужас! Три закона Ньютона можно прочитать в любой книжке по механике. Ньютон перевернулся в гробу не раз, пока вы тут три страницы нафлудили

 

[UnPlug]

Ужас! Три закона Ньютона можно прочитать в любой книжке по механике. Ньютон перевернулся в гробу не раз, пока вы тут три страницы нафлудили

Дим, сказал, как в воду пёрнул... )))
Сам какой версии придерживаешься? )))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))

 

[ScorpionSP]

harryshka, Jason и UnPlug говорят всё верно, хоть может кое-где и путано. В теории, конечно, пример с ударом об зеркало очень показателен.

Но те, кто удваивают повреждения при лобовом ударе правы вот в каком контексте (хотя и сами этого не понимают ): в реальности энергия удара пополам не разделится ессно, и вы вполне можете словить 99% этой суммарной энергии, высвободившейся из кинетической двух машин.

Поэтому для практики нужно делать верхнюю оценку - она как раз в удвоении повреждений (ну или скоростей при ударе об стену).

 

[ga MAD]

Про что спор-то?
Лобовое столкновение между равноценными по массогабаритным характеристикам машинами, не побоюсь этого слова, имеет некоторые достоинства по сравнению с нелобовым (под острым углом, либо лобового с перекрытием менее 70-80%), потому как не влечет за собой труднопрогнозируемого соударения и разлета, со значительными поперечными ускорениями и ломанием башки об стойки кузова и прочие инородные предметы, неожиданно появляющиеся в оконном проеме сбоку.
А стенка - вообще хорошо. Потому что наиболее полно сминает машину, и не позволяет сделать "подкат". И есть шанс ее пробить, получив еще немножко шансов на выживание.
Так что математика и физика это хорошо, но причал для чайников никто не отменял. И водителям грузовиков (особливо бескапотных) тоже не сладко - машина-то большая, да сминается плохо и очень мало. Кроме того, есть видео из рубрики "тотальная жесть", где камаз въехал в другую фуру. Подъехал, лучше сказать. Смялась только кабина, т.к. раму никто не сжимал. И нагруженная фура "подперла" сзади. В результате длина кабины стала не более 20-30 см. О том, что осталось от водителя, думаю, объяснять не нужно.
А по теме - да, 80 + 80 эквивалентно 80 в стенку или 160 в стоящую машину, об инерциальности системы отсчета тут уже было совершенно справедливо упомянуто.
Столкновение - значительно неупругое, так скажем. Т.к. нагрузки на кузовные элементы превышают пороги их пластической деформации. Если бы столкновения были упругими, то шансов у людей не было бы вообще.

 

[ga MAD]

harryshka, Jason и UnPlug говорят всё верно, хоть может кое-где и путано. В теории, конечно, пример с ударом об зеркало очень показателен.

Но те, кто удваивают повреждения при лобовом ударе правы вот в каком контексте (хотя и сами этого не понимают ): в реальности энергия удара пополам не разделится ессно, и вы вполне можете словить 99% этой суммарной энергии, высвободившейся из кинетической двух машин.

Поэтому для практики нужно делать верхнюю оценку - она как раз в удвоении повреждений (ну или скоростей при ударе об стену).

Что значит "словить" 99% энергии? Силы, действующие на оба автомобиля в миг столкновения, равны. Соответственно, "славливаемая" энергия зависит от размера деформации. Т.е. 99% можно словить только если оппонент - из практически абсолютно недеформируемого материала.

 

[ScorpionSP]

Что значит "словить" 99% энергии?

То и значит, что получите в 99 раз больше повреждений, нежели вторая машина.

Силы, действующие на оба автомобиля в миг столкновения, равны. Соответственно, "славливаемая" энергия зависит от размера деформации. Т.е. 99% можно словить только если оппонент - из практически абсолютно недеформируемого материала.

Я пишу про практику. Вы никогда не слышали об авариях, когда "у меня ни царапины, а у него пол-машины в клочья"... ну или наоборот?

P.S. В теории-то при любом касательном ударе двух упругих шаров - они разлетаются под 90°, но вот попробуйте это рассказать любому бильярдисту.

 

[ga MAD]

Не Выкай.
Я, собственно, тоже про это говорю, что физика-физикой, и с ней не поспоришь, но часто решают детали.
А про бильярдные шарики..... Если принять во внимание все параметры движения шаров, в т.ч. их вращение, то результат расчета совпадет с экспериментальным. И расчет куда как проще, чем для неупругих машин.

 

[UnPlug]

Не Выкай.
Я, собственно, тоже про это говорю, что физика-физикой, и с ней не поспоришь, но часто решают детали.
А про бильярдные шарики..... Если принять во внимание все параметры движения шаров, в т.ч. их вращение, то результат расчета совпадет с экспериментальным. И расчет куда как проще, чем для неупругих машин.

в теории их вращение никак почему-то не получается применить к расчетам )))


П.С. Для неупругих тел расчет в десятки раз проще, чем для "полуупругих"