autosjedalice.info arrow Fizika i dinamika sudara
  :: Galerija dječjih radova   :: Akcija slovenskog Ministrstva za promet "Vozimo pametno"   :: Dijete samo otkapča sigurnosnu kopču!   :: Kako promijeniti visinu utora na autosjedalici?   :: Pravilno vezanje djeteta u autosjedalici
Fizika i dinamika sudara

Što se događa kod sudara

Kad se vozilo sudari s nekim objektom kao što je stablo, zid ili drugo vozilo u pokretu, tada se zbog udarca naglo zaustavlja. Međutim, sve unutar vozila što nije pričvršćeno nastavlja se kretati - uključujući i putnike. To se događa zbog inercije - tendencije objekta da se nastavi kretati sve dok ga nešto ne zaustavi. Inercija je objašnjena Prvim Newtonovim zakonom gibanja. Pogledajte video u članku 'Kako rade auto-pojasevi'.

Zamislimo da se vozimo stalnom brzinom od 80 km/h. Tada je naša brzina (putnika) i brzina vozila praktički ista. Zbog toga imamo osjećaj da se mi i vozilo krećemo kao jedna cjelina.
Ali ako se naše vozilo sudari s betonskim stupom tada će inercije vozila i putnika postati nezavisne. Sila betonskog stupa naglo će zaustaviti vozilo, ali brzina kretanja putnika ostat će ista - tada nevezani putnici mogu udariti licem u prednje staklo ili u sjedalo ispred sebe, prsnim košem u volan ili kontrolnu ploču, a mogu biti i izbačeni iz vozila. Unutarnji organi putnika također se nastavljaju kretati - mozak će se komprimirati prema prednjem dijelu lubanje, srce, pluća i bubrezi mogu udariti jedan u drugo ili u kosti.

U nastojanju da se ovo upravo navedeno ublaži, trebaju se koristiti pojasevi za vezanje. Njihova je namjena da pričvrste putnike za vozilo i da raspodijele razornu silu udarca na otpornije dijelove tijela, povećavajući tako šansu za preživljavanje, odnosno izbjegavanje teških tjelesnih povreda i to čak za do 50%.

Isto tako, i samo vozilo ima posebne zone koje trebaju ublažiti udarac, tzv. zone gnječenja ili gužvanja (engl. crumple zones). One se nalaze na prednjem i stražnjem dijelu vozila i napravljene su tako da se relativno lako mogu gnječiti. Umjesto da se cijelo vozilo naglo zaustavi kada se sudari s preprekom, ono apsorbira i troši dio sile udarca na gnječenje prednjeg ili stražnjeg dijela vozila. Putnička kabina je puno čvršća kako se ne bi zgužvala oko putnika. Naravno, zone gnječenja ili gužvanja štite putnike koji se kreću zajedno s vozilom, drugim riječima, one koji su pojasom vezani za sjedalo vozila.

Pojasevi za vezanje namijenjeni su odraslim osobama i vežu osobu po sredini tijela (preko kukova) i preko ramena. Na taj način pojasevi usmjeravaju najveću silu zaustavljanja na prsni koš i zdjelicu. Da bi uspješno obavljali svoj zadatak, pojasevi trebaju dobro pristajati osobi. Pojas nije namijenjen za vezanje male djece i zato se trebaju koristiti dječje autosjedalice.


Malo teorije

g je oznaka za ubrzanje zemljine gravitacije (slobodnog pada) i ona iznosi 9,81 m/s2. Sila gravitacije privlači sve objekte prema centru Zemlje te daje masi objekta težinu. Težina nastaje usljed djelovanja sile akceleracije g. Promjene u brzini ili smjeru kretanja vozila kao što su automobili ili zrakoplov stvaraju ubrzavajuće (akcelerirajuće ili deakcelerirajuće) sile koje mogu biti puno puta jače od sile gravitacije.
Kod normalnog kočenja brzina vozila smanjuje se kroz duže vrijeme i na dužem putu. Takva deakceleracija (usporavanje) znači i mali G (slika 1.).



Slika 1. Sile deakceleracije kod normalnog kočenja:
Vozilo se zaustavlja u vremenu od 3 sekunde, putnici se počinju zaustavljati kratko nakon samog vozila. Vozilo se zaustavlja na udaljenosti od 15 do 20 metara.

Odnos ubrzanja (akceleracije) nekog tijela u odnosu na zemljinu silu gravitacije označava se kao G. Tijelo mase jedan kg izloženo sili zemljine gravitacije imat će težinu 1 kg. Isto tijelo mase 1 kg izloženo sili od 5 G imat će težinu od 5 kg.
Primjerice, putnici velikog putničkog zrakoplova koji uzlijeće nekoliko su sekundi izloženi sili od 1,2 do 1,3 G. Članovi posade Space Shuttlea kontrolirano su izloženi sili od najviše 3 G kako bi se zaštitili od prevelikih sila ubrzanja (tzv. maksimalnog dinamičkog pritiska). Space Shuttle može postići puno veća ubrzanja, ali se snaga njegovih motora u toku uzlijetanja namjerno smanjuje i prilagođava posadi.

Najviše vrijednosti G koje čovjek može podnijeti

Negativan utjecaj sile kratkotrajne deakceleracije obično se kategorizira kao:
1. podnošljiv,
2. sa srednjim i teškim tjelesnim povredama te
3. smrtonosan.
Podnošljive sile deakceleracije uzrokuju modrice i povrede nastale struganjem, ali ne uzrokuju teže tjelesne povrede. Sile koje uzrokuju srednje i teške tjelesne povrede izazivaju traumu, prijelome, napuknuća i unutrašnje povrede organima kao što su jetra, slezena i mozak.

Granice izdržljivosti - tolerancije na G za čovjeka procjenjuju se za odrasle osobe koje su dobro vezane pojasevima i to s obzirom na smjer akceleracije. Testiranja se obavljaju na lutkama sa senzorima (crash dummies), životinjama i ljudima.
Najniži prag tolerancije (dakle, ono što je najopasnije) na G je kod udara sa strane - 11 do 12 G u trajanju od 0,1 sekunde.
Najviši prag tolerancije na G je kod udara sprijeda - čak i više od 45 G u trajanju od 0,1 sekunde.

Kod sudara vozila s betonskim stupom, stablom, zidom ili drugim vozilom u pokretu, nevezani putnici izloženi su sili od 120 G (slika 2).


Slika 2. Sile deakceleracije kod naglog zaustavljanja vozila - sudara bez korištenja pojaseva: Na udaljenosti od najviše 1 m i u trajanju od 0,09 sekundi dolazi do naglog zaustavljanja vozila. Putnici se zaustavljaju na udaljenosti od samo 0,3 m (do vjetrobranskog stakla, kontrolne ploče, volana, prednjeg sjedala, ...) te je G zato čak 120.

Slika 3. Sile deakceleracije kod naglog zaustavljanja vozila - sudara s korištenjem pojaseva: Vozilo se na slici 3. zaustavlja za 0,09 sekundi na udaljenosti od najviše 1 m. Putnici su vezani pojasevima i njihov je ublažavajući učinak vidljiv u značajnom smanjenju sile G na 30, a to je ispod najviše granice koju čovjek može podnijeti (45 G).

Za kraj

U trenutku sudara uslijed sile deakceleracije (kratko vrijeme zaustavljanja, kratak put zaustavljanja) svaki nevezani objekt, ovisno o brzini, postaje teži za 30 do 60 puta. Tako i nevezana djeca-putnici u automobilu.

Ako odrasla vezana osoba drži u naručju nevezano dijete mase od samo 5 kg tada u trenutku sudara težina djeteta postaje od 150 do 300 kg. Čak i najjače ruke neće moći zadržati takvo dijete da ne poleti dalje u smjeru u kojem se do tada kretalo sada naglo zaustavljeno vozilo.

Gornje slike prikazuju sile koje se javljaju kod sudara. Ispravno vezane odrasle osobe i djeca u autosjedalicama podložni su puno manjim silama te stoga imaju veće šanse za preživljavanje.


Literatura i preporuke za daljnje čitanje:

1. Biomehanika sudara
2. Sile kod sudara vozila
3. Sudar vozila (crash impact)
4. Kako rade pojasevi u automobilu
5. Kako rade dječje autosjedalice

 

Bojanka

Dje?ak u autosjedalici grupe 1 Beba u autosjedalici grupe 0
Djevoj?ica u autosjedalici grupe 1