ما هي حاسبة قوة الاصطدام والتصادم؟
تقدّر هذه الحاسبة متوسط القوة التي تنشأ خلال أي تصادم أو ارتطام. فعندما يتوقف جسم متحرك بشكل مفاجئ، يجب أن تُمتَص طاقته الحركية بالكامل على مدى مسافة التوقف. وكلما كانت هذه المسافة أقصر، زادت القوة الناتجة — ولهذا السبب تنقذ مناطق التحطّم (crumple zones) والوسائد الهوائية وطبقات التبطين الأرواح، إذ تعمل على إطالة مسافة التوقف.
كيفية الاستخدام
أدخل كتلة الجسم (بالكيلوغرام)، وسرعة الصدم (بالمتر لكل ثانية)، ومسافة التوقف (بالمتر) — أي المسافة التي يقطعها الجسم حتى يتوقف تمامًا. وتُظهر الأداة متوسط قوة الاصطدام بالنيوتن والكيلونيوتن، والطاقة الحركية المتضمنة، ومقدار التباطؤ المكافئ بوحدة الجاذبية g.
شرح المعادلة
ينص مبدأ الشغل والطاقة على أن الشغل الذي تبذله قوة الاصطدام يساوي الطاقة الحركية المُبدَّدة: \(F \times d = \frac{1}{2} m v^{2}\). وبإعادة ترتيب المعادلة نحصل على $$F = \frac{m v^{2}}{2d}$$. وتعطي هذه الصيغة متوسط القوة؛ أما القوة اللحظية القصوى فقد تكون أعلى بكثير تبعًا لكيفية توزّع التباطؤ.
مثال محلول
سيارة كتلتها 1500 كغ تصطدم بجدار بسرعة 15 م/ث (54 كم/س)، وتمنح منطقة التحطّم مسافة توقف قدرها 0.5 م. الطاقة الحركية $$= \tfrac{1}{2} \times 1500 \times 15^{2} = 168{,}750 \text{ جول}.$$ القوة $$= \frac{168{,}750}{0.5} = 337{,}500 \text{ نيوتن}$$ 337,500 نيوتن (337.5 كيلونيوتن). وهذا يعادل تباطؤًا يبلغ نحو 23 g.
الأسئلة الشائعة
لماذا تقلّل مسافة التوقف الأطول من القوة؟ لأن الطاقة نفسها تتوزع على مسافة أكبر، فتقل القوة المطلوبة في كل لحظة — وهذا هو أساس عمل مناطق التحطّم والوسائد الهوائية.
هل هذه القوة القصوى أم المتوسطة؟ إنها متوسط القوة طوال فترة التوقف. أما القوى القصوى الحقيقية فتتذبذب وغالبًا ما تكون أعلى.
أي وحدات ينبغي أن أستخدم؟ استخدم وحدات النظام الدولي SI: الكيلوغرام، والمتر لكل ثانية، والمتر. وتظهر النتيجة بالنيوتن (1 كيلونيوتن = 1000 نيوتن).
