Il moto in una dimensione
Cinematica e sicurezza stradale
Sistemi passivi di sicurezza
Un corpo che procede alla velocità iniziale v e si arresta in uno spazio Δsa subisce una decelerazione pari a:
In generale,
i sistemi di sicurezza passivi, come caschi, cinture e airbag, aumentano gli spazi di arresto di un corpo durante l'urto e quindi diminuiscono il rischio di danno biologico.
Consideriamo un’automobile che urta in un crash test contro un ostacolo rigido a 64 km/h (= 18 m/s).
| 1L’auto si deforma di circa 50 cm. Lo spazio di arresto è quindi 50 cm e l’accelerazione media è:
\[ {a}\, =\frac{{\mathrm{(}}{18}\:{\mathrm{m/s}}{\mathrm{)}}^{2}}{{2}\,{\mathrm{(}}{5}\cdot{\mathrm{10}}^{-{1}}\,{\mathrm{m}}{\mathrm{)}}}=\, {3,\!2}\cdot{10}^{2}\,{{{\mathrm{m}}\hspace{1pt}}{/}{\mathrm{s}}}^{2}={\,33}\,{g} \]
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| 2Il 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 di10 cm. Il suo corpo subisce una accelerazione media pari a:
\[ {{a}}\, =\frac{{\mathrm{(}}{18}\,{\mathrm{m}}{\mathrm{/}}{\mathrm{s}}{\mathrm{)}}^{2}}{{2}\,{\mathrm{(}}{1}\cdot{10}^{-{1}}\,{\mathrm{m}}{\mathrm{)}}}=\, {1,\!6}\cdot{10}^{3}\,{{{\mathrm{m}}\hspace{1pt}}{/}{\mathrm{s}}}^{2}=\, {160}\,{{g}} \]
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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.
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.
Il casco per motocicletta funziona in modo analogo.
| 1Lo scafo esterno è di materiale rigido, che non si rompe in caso di urto violento e distribuisce gli effetti dell’urto su una superficie estesa. | 2Il 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. |
Quanto?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
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:
