شدة التصادم Severity of collision

ثلاثة حالات تصادم

A سيارتين (a, b) كلا له نفس الكتلة m = 1000 kg تسيرين متقابلين كلا بسرعة (v) 50 كم/ساعة.

B سيارتين (a,b) كلا له نفس الكتلة m = 1000 kg السيارة على اليمين (a) تسير بسرعة (2v) 100 كم/ساعة, والسيارة المقابلة (b) واقفة وفرملة اليد مشدودة.

C- سيارة (a) تسير لها كتلة m = 1000 kg وتسير بسرعة 50 كم/ساعة, وأمامها حائط صلب, لن يتحرك أو ينكسر عند الاصطدام به.

D- سيارة (a) تسير لها كتلة m = 1000 kg وتسير بسرعة 100 كم/ساعة, وأمامها حائط صلب, لن يتحرك أو ينكسر عند الاصطدام به.

حدث تصادم في الأربع حالات المذكورة عالية, والمبينة بالرسم.

ما أكثر الحالات شدة عند التصادم.

يعتقد العديد من الناس أن الحالة A تماثل الحالة B والحالة D من ناحية شدة الصدمة, وأن الحالة C هي أقلهم شدة؟

 

هل هذا صحيح؟

 

الحقيقة أن الحالة C تشبه الحالة A وتتساوي في قوة الصدمة!

 

ولكن في الحالة A السرعة النسبية بين السيارتين هي 100 كم/ساعة, والسرعة النسبية بين السيارتين في الحالة B تساوي 100 كم/ ساعة. وعليه شدة الصدمة في الحالة A و B و D تكون متساوية وليس كما الحالة C

 

دعنا نفكر بطريقة اخرى ونرى مقدار الطاقة الموجودة بكلا السيارتين قبل التصادم في الحالات الأربعة.

 

بالاطلاع على معادلة طاقة الحركة KE لجسم كتلته m ويسير بسرعة v, فإن طاقة الحركة للجسم تساوي KE = m v2

 

طاقة الحركة تزداد زيادة كبيرة مع زيادة السرعة (تزداد مع معدل مربع السرعة)

 

وعليه

الحالة A - طاقة الحركة في كلا السيارتين تساوي (Total KE)A = KEa + KEb = m v2 + m v2 = mv2

 

الحالة B- طاقة الحركة في كلا السيارتين في تساوي (Total KE)B = KEa + KEb = m (2v)2 + 0 = 2mv2

 

الحالة C- طاقة الحركة في السيارة a تساوي (Total KE)C = KEa = m v2

 

الحالة D - طاقة الحركة في السيارة a تساوي (Total KE)D = KEa = m (2v)2 = 2mv2

 

من معادلات الحركة يبدو أن الحالة B تساوي الحالة D في شدة الصدمة, وبعدها الحالة A ثم الحالة C

 

هل هذا صحيح؟


صحيح من ناحية الحسابات ولكن ليس هو الإجابة على السؤال الرئيسي.

 

الحالة الأول A: مشارك فيها سيارتين كلا له نفس الكتلة, فتكون شدة الصدمة مقسومة على السيارتين. يكون ما يخص السيارة aهو mv2

 

الحالة الثانية B: مشارك فيها سيارتين كلا له نفس الكتلة, فتكون شدة الصدمة هي طاقة الحركة الكلية مقسومة على السيارتين. يكون ما يخص السيارة a هو mv2

 

الحالة الثالثة C: مشارك فيها سيارة واحدة, يكون ما يخص السيارة a هو mv2

 

الحالة الرابعة D: مشارك فيها سيارة واحدة, يكون ما يخص السيارة a هو 2mv

الإجابة النهائية:

الحالة الرابعة D أكثرها شدة, بعدها الحالة B, وتتساوي كلا من الحالة A والحالة C في اخر القائمة.