Czas działania siły

Gdy prędkość samochodu jest niewielka, to nawet jeśli uderzy on w betonową ścianę, konsekwencje
w kontekście uszkodzenia pojazdu będą nieduże. Jednak, jeśli samochód porusza się z dużą prędkością
i uderza w ścianę, karoseria samochodu ulega znacznemu zniekształceniu. Pokazuje to, że nawet w przypadku tego samego samochodu obciążenia uderzeniowe różnią się w zależności od jego prędkości.

Siła uderzenia a czas jej działania – zależność i znaczenie w praktyce

Mała prędkość to także niewielki pęd. Pęd to masa obiektu pomnożona przez jego prędkość, więc wraz ze wzrostem prędkości jego wielkość wzrasta proporcjonalnie. Przy uderzeniu w ścianę, cały jego pęd jest pożytkowany, między innymi powodując odkształcenie karoserii. W momencie uderzenia prędkość samochodu niemalże natychmiastowo maleje do zera, co oznacza, że tempo zmiany prędkości (tj. przyspieszenie) wzrasta proporcjonalnie do prędkości samochodu. Przyspieszenie to, pomnożone przez masę pojazdu, daje siłę uderzenia. Dlatego im większa prędkość pojazdu, tym większa siła podczas zderzenia ze ścianą.

Z drugiej strony, jeśli samochód uderzy w bardziej miękką ścianę, np. gumową, zamiast betonową, odkształcenie karoserii będzie znacznie mniejsze, nawet przy tej samej prędkości jazdy. Powodem jest to, że gdy samochód uderza w gumową ścianę, część pędu pojazdu jest wykorzystana na ściśnięcie gumowej ściany, zatem mniejsza jego część zostaje poświęcona na odkształcenie karoserii.

Ponadto czas potrzebny do całkowitego zatrzymania pojazdu jest dłuższy niż w przypadku uderzenia w ścianę sztywną. Prędkość samochodu nie spada natychmiast do zera, lecz zmniejsza się stopniowo w miarę ściskania ściany gumowej. To powoduje mniejsze przyspieszenie, a w konsekwencji zmniejsza siłę uderzenia. Dlatego materiały takie jak guma są instalowane na autostradach i nabrzeżach portowych w celu zmniejszenia siły uderzenia.

Czas działania siły i kluczowe czynniki obciążenia uderzeniowego

Ponadto, nawet jeśli prędkość pojazdu i rodzaj ściany pozostają takie same, obciążenie uderzeniowe wzrasta wraz ze wzrostem masy pojazdu. Większa masa powoduje większy pęd, a to z kolei prowadzi
do większego obciążenia uderzeniowego. Podsumowując, na wartość obciążenia uderzeniowego wpływa kilka kluczowych czynników, w tym:

• masa pojazdu – im większa, tym większy pęd i siła uderzenia,
• prędkość pojazdu – wzrost prędkości zwiększa przyspieszenie i siłę działającą podczas zderzenia,
• sztywność przeszkody – miękkie materiały (np. guma) redukują siłę uderzenia, wydłużając czas kontaktu.

Zapraszamy do zapoznania się ze stroną: Obliczenia MES.