Frontalt bilsammenstød – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Frontalt bilsammenstød

08. november 2010

Frontalt bilsammenstød

Hej Spørg om Fysik
Hvis en bil kører frontalt sammen med en anden bil, og de begge kører 30 km/t, hvad vil det da "svare til"? At en bil kører ind i en holdende bil med 30 km/t? - med 60 km/t? - eller med endnu flere km/t?

Venlig hilsen
D H

Nu er sammenstød noget kompliceret noget, fordi små forskelle kan bevirke i sammenstødet kan bevirke, at de enkelte sammenstød er helt forskellige.

Hvis man har en fart på 30 km/t og støder ind i en mur med en lidt større bil, stoppes bilen (vi antager at muren bliver stående) på knap ½ m, det er måske lidt for langt, men bare som antagelse. 30 km/t er 8,33 m/s. 

Man kan så let udregne, at accelerationen bliver: a = 69,4 m/s2 eller ca. 7*g,  hvor g er tyngdeaccelerationen. 

Vejer man altså f.eks. 75 kg, skal man bare øve sig på at kunne holde ½ tons løftet i strakte arme, så kan man holde sin stilling i vognen, hvis rettet da holder. Det er lige på det tidspunkt (bemærk ved lav byhastighed), man måske vil blive glad for en airbag og en sele, selv om man måske får sprængt trommehinder og gnidningsbrandsår. Princippet er altså at bilen stoppes fra 30 km/t til 0 km/t, og vi antage på ½ m med konstant acceleration, det er kun en tilnærmelse.

Frontalt sammenstød ved 60 km/t
Er farten i stedet 60 km/t eller 16,7 km/s, og er bilen ¾ m kortere efter at ramme den nu forstærkede mur, bliver accelerationen ca. 186 m/s2 eller 19 g, så nu skal man øve vægtløftning med 1,5 tons. Der er altså en betydelig forskel på at stroppe med 30 km/t og 60 km/t.

Accelerationen går med kvadratet på hastigheden, hvis der stoppes på samme distance, men normalt bliver køleren trykket mere ind med større fart (det gør motoren måske også, så kommer den ind i kabinen og det kan give pladsproblemer). Moderne biler har deformationszoner for at mindske accelerationen mest muligt, men der sker ofte skader både på ben, arme brystkasse og hals. Før sikkerhedsselerne var en ikke ualmindelig skade ved lave hastigheder i by flækkede øjne, fordi personen i højre forsæde stak hovedet igennem forruden, og øjnene så ramte så glassplinterne i rudekanten, det kunne også ske for den der sad ved rattet.

Virkningen hvis stødet er lidt skævt er svære at forudse, det kræver forsøg med dukker og afhænger meget af kvalitet og størrelse af den bil, man er i. Stort set des mindre bil, des større er risikoen for, at der kommer store personskader  (og skader på bilen).

Frontalt sammenstød ved forskellig hastighed og vægt
Med to ens biler der mødes frontalt med samme hastighed er virkningen principielt præcis, som når man rammer en mur, samme acceleration og skader. Mødes 2 ens biler, hvor den ene er parkeret og den anden med en fart på 30 km/t, vil de begge fortsætte i retning af den kørende bil med ca. 15 km/t, den holdende bil vil altså samme acceleration, som baglæns omkring 29 m/s2 (3g) og samme type skader, den kørende bil får samme type skader men så kan der jo ske en masse før de går i stå. Har den kørende bil en fart på 60 km/t bliver fællesfarten 30 km/t og accelerationen ca. som sammenstød med 30 km/t, idet det dog bliver baglæns i den holdende bil, dertil så skaderne til de begge er bremset ned. 

Er der tale om en tung bil og en lille let bil bliver den tunge bil ikke bremset op på ½ meter men begynder at skubbe den lille bil baglæns. Hvis f.eks. en bil på 2 tons og en lille på 1 tons støder frontalt sammen vil de begge lige efter sammenstødet have en fart i samme retning, som den tunge kørte på ca. 20 km/t, så skaderne i den tunge bil vil være langt mindre (halv acceleration af den lille ca.)end før, til gengæld vil skaderne i den lille bil være langt større, accelerationen vil være ca. 30% større end ved sammenstød med mur.

Bemærk dette er teoretiske overvejelser, der findes på europæisk basis neutrale enheder, der undersøger sammenstød s virkninger på bil og personer, for de forskellige bilmodeller.

Crash test dummies
Dette gøres såvel frontalt, skråt osv., og det koster en bil hver gang.  Det sker med dukker i bilen, og dukkerne har indbygget måleudstyr, så man kan se påvirkningen. Prøverne går normalt så vidt jeg ved til 60 - 70 km/h. Bilerne får så et antal stjerner efter, hvor godt de beskytter, sådanne målinger gengives f.eks. i  FDM's blad Motor, når de prøvekører eller omtaler en bil (også i andre bilomtaler i blade mm.). Beskyttelsen fra bilen er de senere år blevet meget bedre end før, men der er meget store forskelle på de forskellige mærkers kvalitet på dette område, så skal man anskaffe sig en bil, er det et område, hvor lidt forberedelse ved læsning af omtaler, kan komme igen mange gange både i valg af mærke og model.  Hvis man kører 130 km/t (36 m/s) har man stadig en vis effekt af store og solide biler, men der er så i langt højere grad tale om held og tilfælde, hvordan man slipper fra det. Er man oppe på 200 km/t på de tyske motorveje (56 m/s), vil man i mange tilfælde have ramt forhindringen, før man rigtigt når at bremse, og selv da har man en enorm bremselængde (knap 200 m) afhængig af vejbelægning, vand/sne osv. Jeg tror at tallene er ret ligegyldige, ved de store hastigheder, ideen her er, at have en god begravelsesforsikring.

Bremselængder ved diverse hastigheder
Ved 30 km/t burde en normal bil i tørt føre kunne bremse på mindre end 4 meter, og så har man en reaktionslængde (dvs. tiden til føreren vågner og får trykket på bremsen), som let kan være omkring 10 m, hvis det er noget pludseligt opdukkende dvs. 14-16 m. Ved 60 km/t er bremselængden tilsvarende ca. 16 meter og reaktionslængden omkring 20 m dvs. 36 m. Ved 200 km/t er bremselængden omkring knap 200 m og reaktionslængden omkring 60 m så kik 1/3 km frem ved de store hastigheder, hvis du ønsker at kunne stoppe før en forhindring. 

I vådt føre ganger man mindst med 2, hvis der kun er et tyndt lag vand på vejen og dækkene ikke er for gamle. Fedtet eller glat føre giver meget større bremselængder, ved 30 km i timen, kan man let skride 100 m ved 30 km/t (prøv FDM's glatførekursus det er lærerigt). I Tyskland har man den tommelfingerregel, at man skal holde en afstand fra bilen foran, som i meter er mindst ½*hastigheden i km/t, dvs. med 110 km/t skal afstanden være 55.

Med venlig hilsen
Malte Olsen