Ammortizzatori salvavita

Testo

Ammortizzatori salvavita. Spiega perché, in un urto frontale, gli ammortizzatori e la deformazione controllata della carrozzeria salvano vite. Argomenta in termini di impulso, durata dell’urto e forza media sul passeggero.

Soluzione

Nell’urto la variazione di quantità di moto del passeggero è fissata: dipende solo dalla massa e dalla velocità iniziale, che deve comunque azzerarsi. Questa variazione è l’impulso richiesto: $J = \Delta p = m\,\Delta v \quad (\text{fissato, non dipende da come si frena})$ L’impulso è anche forza media per durata: $J = F_\text{media}\,\Delta t \quad\Rightarrow\quad F_\text{media} = \frac{J}{\Delta t} = \frac{\Delta p}{\Delta t}$ Poiché $\Delta p$ è fisso, la forza media sul passeggero è inversamente proporzionale alla durata dell’urto: allungare $\Delta t$ riduce $F_\text{media}$.

Senza ammortizzatori né deformazione, l’arresto è quasi istantaneo, $\Delta t \sim 2\;\text{ms}$, e la forza è enorme. Con carrozzeria che si accartoccia e ammortizzatori, il tempo di arresto sale a $\Delta t \sim 50\;\text{ms}$: lo stesso impulso viene spalmato in un tempo circa $25$ volte più lungo, quindi la forza di picco scende di circa $25$ volte, entro la soglia di sopravvivenza del corpo. Risultato: $\ev{\text{stesso } J, \text{ ma } \Delta t \times 25 \Rightarrow F_\text{media} \div 25}$

Collegamenti

Argomenti: Quantità di moto e urti Concetti: Impulso · Quantità di moto Competenze: Impostazione simbolica