Cinematica e sicurezza stradale

Cinematica e sicurezza stradale

Scienze Integrate Fisica. --- IISS "Don Michele Arena" Sciacca

Ogni anno in Italia si registrano centinaia di migliaia di incidenti stradali, per un totale enorme di feriti e di morti. Il 35% degli incidenti è causato da guida distratta, eccesso di velocità e mancato rispetto della distanza di sicurezza. Conoscere e applicare le leggi della cinematica riduce il rischio di provocare un incidente di esserne coinvolto.

Tempi reazione e distanza di sicurezza

Il tempo di reazione è l'intervallo di tempo che passa tra il momento in cui si percepisce un pericolo e il momento in cui si inizia si ad agire per evitarlo. In condizioni normali il tempo di reazione è circa 1 s. Da quando vede un ostacolo, il conducente di un veicolo impiega 1 s prima di iniziare a frenare e percorre uno spazio di reazione s = v (1 s) che dipende dalla velocità v a cui procede. Se l'ostacolo dista meno di s metri dall'auto, l'automobilista non ha neppure il tempo per iniziare frenare e urta contro l'ostacolo con la velocità v

Spazio di frenata

Lo spazio di frenata è la distanza che un veicolo percorre fra l'inizio della decelerazione e l'arresto. Nell'ipotesi abbastanza realistica che la decelerazione prodotta dai freni sia costante, il moto del veicolo è uniformemente accelerato. La velocità iniziale Vo, quella finale v = 0 m/s, l'accelerazione a e lo spazio di frenata Ase sono legati dalla relazione (9):

Lo spazio di frenata dipende dalle condizioni del veicolo e dal fondo stradale, che determinano il valore della decelerazione -a. Ma il fatto importante è che lo spazio di frenata cresce con il quadrato della velocità.

Gli spazi di frenata aumentano in modo considerevole in caso di pioggia o di asfalto sdrucciolevole e quando gi pneumatici sono sgonfi o usurati.

La distanza di sicurezza è la distanza che un veicolo deve mantenere da quello che lo precede per potersi arrestare senza urtarlo. La distanza di sicurezza Ass è la somma dello spazio di reazione e dello spazio di frenata: Ass = As + Ase Per esempio, alla velocità di 90 km/h, si ha: Ass = 25 m + 52 m = 77 m Il mancato rispetto della distanza di sicurezza provoca il 10% degli incidenti stradali: circa 20 000 incidenti all'anno.

Le conseguenze di un urto

Un corpo che procede alla velocità iniziale v e si arresta in uno spazio s subisce una decelerazione pari a:

Consideriamo un’automobile che urta in un crash test contro un ostacolo rigido a 64 km/h (= 18 m/s). L’auto si deforma di circa 50 cm. Lo spazio di arresto è quindi 50 cm e l’accelerazione media è:

a= 324 m/s2 cioè circa 30g

I sistemi di protezione passiva: Le cinture

I passeggero senza la cintura di sicurezza continua a muoversi a 18 m/s fino a quando urta contro il parabrezza e si arresta con una deformazione di 10 cm. Il suo corpo subisce una accelerazione media pari a:a=1620 m/s2. circa pari a 160 g

Il corpo umano resiste ad accelerazioni intense (50 g) solo per brevissimi intervalli di tempo (qualche centesimo di secondo). Nell'urto il passeggero senza cintura di sicurezza riporta sicuramente lesioni gravissime. Al contrario, se ha la cintura di sicurezza allacciata, il passeggero si muove in modo solidale all'auto e quindi si ferma con la stessa decelerazione, circa 30 g, che il suo corpo riesce a tollerare senza danni permanenti.

I sistemi di protezione passiva: L'airbag

L'unico problema è rappresentato dalla testa, che non è trattenuta dalla cintura e continua a muoversi in avanti e poi verso il basso, fino a quando urta il volante o il cruscotto, contro cui si ferma con uno spazio di arresto piccolissimo. Per impedire questo contatto traumatico le automobili sono dotate di airbag ( ), cioè di palloni che si gonfiano entro pochi centesimi di secondo dall'urto. L'airbag garantisce alla testa uno spazio di arresto abbastanza grande e quindi riduce la sua decelerazione a valori che non causano danni permanenti.

I sistemi di protezione passiva: Il casco

Il casco per motocicletta funziona in modo analogo. 1 Lo scafo esterno è di materiale rigido, che non sI rompe in caso al urto violento e distribuisce gli effetti dell'urto su una superficie estesa. 2 Il rivestimento interno aumenta di circa 5 cm lo spazio di arresto e quindi diminuisce in modo significativo l'accelerazione che subisce il cranio durante l'impatto.

Decelerazioni senza e con il casco

In caso di urto senza casco contro l'asfalto a 27 km/h, la testa si ferma in meno di 1 cm. Quindi subisce una decelerazione di circa 280 g

La probabilità di uscire indenni dall'incidente è praticamente nulla. Questa probabilità aumenta notevolmente se si indossa il casco, perché la decelerazione della testa scende a: 56 g

Prevenire è molto ma molto meglio che curare ( sempre che sia possibile)

Aldo Raso