ما هي حاسبة اصطدام السيارات؟
تُقدّر هذه الحاسبة متوسط القوة التي يتعرض لها الجسم أثناء اصطدام مركبة. وهي تعتمد على مبدأ الشغل والطاقة: فالطاقة الحركية للسيارة المتحركة لا بد أن تُمتَص على طول المسافة التي تستغرقها المركبة (أو الراكب) حتى التوقف الكامل. وكلما قصُرت مسافة التوقف، ازدادت القوة بشكل هائل — وهذا بالضبط هو السبب في تصميم مناطق الانهيار الانضغاطي (crumple zones) والوسائد الهوائية وأحزمة الأمان بحيث تُطيل تلك المسافة.
طريقة الاستخدام
أدخل ثلاث قيم: كتلة المركبة (أو الراكب) بالكيلوغرام، وسرعة الاصطدام بالمتر في الثانية، ومسافة التوقف بالأمتار — أي المسافة التي يتباطأ خلالها الجسم حتى يقف تمامًا (مثل عمق منطقة الانهيار الانضغاطي أو مدى مرونة الحاجز). تعرض لك الأداة متوسط قوة الاصطدام بوحدة النيوتن، والطاقة الحركية، والتباطؤ، وما يعادله من قوة الجاذبية g.
شرح المعادلة
الطاقة الحركية للجسم المتحرك هي \(E = \tfrac{1}{2}\,m \cdot v^{2}\). وإذا تبدّدت هذه الطاقة بشكل منتظم على مسافة توقف \(d\)، فإن متوسط القوة يكون $$F = \frac{E}{d} = \frac{m \cdot v^{2}}{2 \cdot d}$$ أما التباطؤ فيُحسب من $$a = \frac{v^{2}}{2 \cdot d}$$ وقوة الـ g هي القوة \(F\) مقسومة على وزن الجسم (\(m \cdot g\)، حيث \(g \approx 9.81\) م/ث²).
مثال محلول
سيارة كتلتها 1000 كغ تصطدم بجدار بسرعة 20 م/ث (72 كم/س) وتنضغط على مسافة 1 متر. القوة $$= \frac{1000 \times 20^{2}}{2 \times 1} = \frac{400000}{2} = \textbf{200{,}000 نيوتن}$$ أما الطاقة الحركية فهي \(\tfrac{1}{2} \times 1000 \times 400 = 200{,}000\) جول، والتباطؤ \(= \tfrac{400}{2} = 200\) م/ث²، وقوة الـ g \(= \tfrac{200000}{1000 \times 9.81} \approx 20.4\) g.
الأسئلة الشائعة
هل هذه هي قوة الاصطدام الفعلية بالضبط؟ لا. إنها قيمة مثالية متوسطة تفترض تباطؤًا ثابتًا؛ أما الاصطدامات الحقيقية فتحتوي على قمم قوة أعلى بكثير من المتوسط.
كيف أحوّل من كم/س إلى م/ث؟ اقسم على 3.6 (مثلًا: 72 كم/س ÷ 3.6 = 20 م/ث).
لماذا تؤثر مسافة التوقف إلى هذا الحد؟ القوة تتناسب عكسيًا مع المسافة — فمضاعفة مسافة الانضغاط تخفّض القوة إلى النصف، وهذا هو المبدأ الأساسي للسلامة الذي تقوم عليه مناطق الانهيار الانضغاطي.
