כיום אנו רואים כל הזמן בתקשורת שמספר תאונות הדרכים גדל, בין אם הם נגרמים על ידי שגיאות אנושיות, היעדר תחזוקת דרך או כשל מכני מכוניות. מה שאנחנו רואים הוא שיותר ויותר תעשיית הרכב נאלצת, הן על ידי צעדים רגולטוריים ממשלתיים והן על ידי סוגיות של שיווק, לאמץ מנגנוני בטיחות שיכולים להגן טוב יותר על נוסעי הרכב במקרה של התנגשות.
אם נסתכל מקרוב, הצעדים הנפוצים ביותר שנוקטות תעשיות הם ביחס לבניית מכוניות עם מבנים בטוחים יותר, כגון כריות - אוויר, חגורות בטיחות חזקות ויעילות יותר ומושבים בטוחים יותר.
כאשר מתרחשת התנגשות, בין בין שני כלי רכב ובין בין רכב למבנה קבוע (קיר, למשל), יש תמיד שונות בכמות התנועה של נוסעי הרכב. לדוגמא, נניח שהמסה הכוללת (רכב + נוסעים) של רכב היא 800 ק"ג וכי היא נוסעת במהירות של 15 מ"ש (54 קמ"ש). כמות התנועה של סט זה היא 12,000 ק"ג. נהג שיש לו מסה של 70 ק"ג, בתוך המכונית, יהיה בעל תנועה של 1,050 ק"ג.
נניח עכשיו שהמכונית מתנגשת בקיר. בתוך זמן קצר מאוד, המהירות עוברת לאפס, ולכן הדחף שסובל מהנהג צריך להיות 1,050 ק"ג מ / ש, וזה לא יותר מהשונות שלו בכמות התנועה. ככל שמהירות הרכב גבוהה יותר לפני ההתנגשות, כך הדחף שנדרש כדי לעצור את הנהג גדול יותר.
אופן בניית הרכב מהווה גורם מכריע לבטיחות הנוסעים בו. התעשייה מבקשת לפתח פרויקטים המאפשרים זמן התנגשות ארוך ככל האפשר, שכן לכל התנגשות המוצר .t יהיה קבוע. ככל שזמן ההתנגשות ארוך יותר, יהיה פחות כוח ולכן הסיכוי לפגיעה ביושב הרכב יהיה פחות. בנוסף לשיפור מבנה הרכב, ניתן להתקין גם מכשירי בטיחות.
אחד הציוד היעיל ביותר למניעת פציעות מקריסה הוא כרית אוויר. ממוקם בין המושבים הקדמיים לדשבורד או בצדדים, הוא מתנפח במהירות כשמתרחשת האטה אלימה. במקרה של התנגשויות חזיתית, הנהג מתנגש במערכת כרית אוויר, שהוא הרבה יותר גמיש מאשר לוח המחוונים.
שקול שתי התנגשויות זהות, אך זכור כי רק באחד מהמצבים יש למכונית כרית אוויר. ההתנגשות x כרית האוויר נמשכת הרבה יותר זמן מהתנגשות לוח x הנהג. בשני המקרים, השונות בכמות התנועה של הנהג זהה, אך הזמן שלוקח לעצירה ארוך בהרבה במצב עם כרית אווירוכך נוצר פחות כוח. במונחים מספריים, ה כרית אוויר יכול להגדיל את זמן ההתנגשות עד לעשר פעמים. זמני עצירה אופייניים יהיו 0.05 שניות ללא כרית אוויר ו 0.5 שניות עם כרית אוויר. עם זמנים אלה והנתונים לעיל, יהיה לנו עבור הנהג:
פלפני= mvלפני
פלפני= 70 x 15 = 1,050 ק"ג. מ / ש
פיותר מאוחר=0
∆p = 0-1.050 = -1,050 ק"ג.m / s
כמו
עם כרית אוויר, יהיה לנו:
ובלי כרית אוויר:
הכוח הפועל על הנהג קטן פי עשרה כאשר משווים את המצב עם ובלעדיה כרית אוויר. הכוח המחושב לעיל הוא הכוח הממוצע הפועל במהלך מרווח הזמן בו מתנגשת כרית אוויר או עם לוח המחוונים.
מאת דומיטיאנו מארקס
בוגר פיזיקה