Knautschzone (Physik) berechnen? Wie...
Hallo liebe Community. Ich möchte bis Dienstag für mein Referat so etwas wie: Ein Auto (m=1000kg) prallt mit 50kmh gegen das gleiche Auto welches die gleiche Geschwindigkeit hat. Die Knautschzone hat ungefähr diese Materialkonstante... Und dann damit die Eindellung der Knautschzone berechnen und die Kraft die auf diemFahrer wirkt. Leoder konnte ich im Internet nichts wirklich gutes finden und wollte fragen ob es hier welche gibt die das können...
Vielen Dank. Gruss
2 Antworten
Betrachten wir eines der beiden Autos. Du hast die kinetische Energie des Autos vor dem Zusammenprall:
E_kin = (1/2) · m · v^2
Diese Energie wird beim Zusammenknautschen der Knautschzone verbraucht. Dabei wirkt eine Kraft F, die das Auto bis zum Stillstand verzögert und dabei seine Länge um eine Längendifferenz d verkürzt. Nach dem Gesetz Energie = Kraft mal Weg ist also:
E_kin = F · d
Die Materialkonstante, wie imer sie auch aussieht, sollte nun helfen, herauszufinden, wie groß F und d bei gegebener Energie sind. Es müßtest eine Größe sein mit der Dimension Energie pro Länge (Joule pro Meter), und mit ihr kannst Du sagen, um wieviel m das Auto nachher kürzer ist und dann weißt Du auch, welche Kraft (Newton) während der Zeitspanne des Zusammenknautschens wirkt.
Da Kraft = Masse mal Beschleunigung ist, ergibt sich aus der Kraft und der Masse des Autos die Beschleunigung (Meter pro Quadratsekunde), die es zum Stillstand bringt.
Genau dieser Beschleunigung ist während des Zusammenpralls auch der Fahrer ausgesetzt. Falls Du die Masse des Fahrers kennst, hast Dudamit, wuiweder aufgrund von Kraft = Masse mal Beschleunigung, auch die Kraft, die dabei auf ihn wirkt und durch Gurt und Airbag hoffentlich aufgenommen wird.
Da Geschwindigkeit = Beschleunigung mal Zeit ist, hast Du dann, auch wenn das nicht gefragt wurde, den Sekundenbruchteil, den die Zerknautschung dauert.
Soweit verständlich?
Konnte ich jetzt leider nicht mehr in meinen Vortrag einbauen, bedanke mich aber trotzdem für die Ausführliche, interessante Antwort.
Die Knautschzone hat ungefähr diese Materialkonstante...
Genau diese "Konstante" gibt es nicht. Aber es gibt einen einfacheren Weg für Deine Beispielrechnung:
Du kannst bei dieser Geschwindigkeit davon ausgehen, dass das Auto schrottreif verformt ist - nimm einfach an, die Länge der Motorhaube habe sich dabei halbiert. Dazu noch den Weg zwischen Rückenlehne und Lenkrad, und Du hast die Strecke, längs derer der Fahrer auf 0 abgebremst wird.
P.S.: Die Masse des Autos spielt dabei keine Rolle.
PPS: wenn das zweite Auto "die gleiche Geschwindigkeit" hätte, gäbe es überhaupt keinen Aufprall. Geschwindigkeit ist ein Vektor. Die zweite Geschwindigkeit hat den gleichen Betrag, aber die entgegengesetzte Richtung.
PPPS: Wenn Du statt des zweiten Autos eine Betonwand nimmst, hast Du denselben Effekt, aber nur halb so viel Material vernichtet.