Προφυλακτήρας

LateEvergreenGrison-max-1mb

Σε δοκιμές crash test η μέγιστη ταχύτητα δοκιμών των αυτοκινήτων είναι τα 56mph (μίλια την ώρα) που ισοδυναμούν με 25m/s. Η ταχύτητα αυτή έχει επιλεγεί καθώς στην τιμή αυτή είναι μεγάλη η πιθανότητα σοβαρού τραυματισμού στο πρόσωπο, τον εγκέφαλο και στο ανώτερο και κατώτερο τμήμα του λαιμού. https://www.youtube.com/watch?v=tZChyjaqNBI

Θεωρούμε ότι ο εμπρόσθιος προφυλακτήρας ενός αυτοκινήτου συμπεριφέρεται σαν ιδανικό ελατήριο με σταθερά k και από τη στιγμή που το αυτοκίνητο χτυπήσει στο εμπόδιο, χάνεται η επαφή μεταξύ της πλάτης του οδηγού και του καθίσματος και ο οδηγός στην οριζόντια διεύθυνση δέχεται πρακτικά μόνο την δύναμη από τη ζώνη του αυτοκινήτου.

Αν ένα αυτοκίνητο κινείται με την παραπάνω ταχύτητα, η σταθερά του προφυλακτήρα έχει τιμή k=25·105 N/m και η μάζα του οχήματος μαζί με τον επιβάτη του είναι Μ=1000 kg, τότε να υπολογίσετε:

i) Τη μέγιστη συσπείρωση του προφυλακτήρα αν το αυτοκίνητο χτυπά μετωπικά με ακλόνητο εμπόδιο.

ii) Αν η μέση δύναμη που δέχεται ένας επιβάτης από τη ζώνη μέχρι να σταματήσει στιγμιαία το αυτοκίνητο έχει μέτρο Fζ = 15/π ·104Ν να βρεθεί η μάζα του επιβάτη.

Εάν το όριο θραύσης της ζώνης είναι Fθρ.=6·104Ν

iii) Nα βρείτε σε ποια θέση θα σπάσει η ζώνη.

iv) Να υπολογίσετε το έργο της δύναμης που δέχεται ο επιβάτης από την ζώνη στο παραπάνω διάστημα.

v) Για να μη κοπεί η ζώνη προτείνεται να αντικατασταθεί ο προφυλακτήρας με άλλον μεγαλύτερης σκληρότητας, (σταθεράς k). Συμφωνείτε με την πρόταση αυτή;

Κατόπιν να βρείτε την μέγιστη τιμή της σταθεράς k του προφυλακτήρα για να μην κοπεί η ζώνη, αν το όριο θραύσης της είναι Fθρ.=6·104Ν και το αυτοκίνητο κινείται αρχικά με την ίδια ταχύτητα και η μέγιστη παραμόρφωση του προφυλακτήρα είναι αυτή που υπολογίστηκε στο ερώτημα (i).

Σημείωση: Θα θεωρήσετε ότι κατά τη διάρκεια της σύγκρουσης οι τριβές και οι αντιστάσεις είναι αμελητέες και ότι ο κινητήρας του οχήματος δε λειτουργεί. Θετική φορά θεωρείται η προς τα δεξιά.

Απάντηση

σε Word ή σε Pdf

(Visited 364 times, 1 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
8 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Πρόδρομος Κορκίζογλου
15 ημέρες πριν

Καλημέρα Χρήστο και συγχαρητήρια για την άσκηση!
“Ξετιναξες” την άσκηση του σχολικού βιβλίου θέτοντας αρκετά ερωτήματα, προεκτείνοντάς την , έτσι ώστε να είναι εντός ύλης , και επομένως στην επικίνδυνη ζώνη!
Επίσης η άσκηση διδάσκει ότι πρέπει να φοράμε τη ζώνη όλοι οι επιβάτες, αν θέλουμε να κρατηθούμε στη ζωή με αυτή! Έλεγχος της ταχύτητας, ζώνη, κλπ, ακόμη κι αν είμαστε άριστοι οδηγοί, γιατί υπάρχουν και επικίνδυνοι που νομίζουν ότι με το που πατάνε το φρένο σταματάει αμέσως το αυτοκίνητο, χωρίς να λαμβάνουν υπόψη το οδόστρωμα, τα λάστιχα, το χρόνο αντίδρασης, ….
Οι χρόνοι που παίζονται από τη στιγμή που αντιλαμβάνεσαι τον κίνδυνο μέχρι να σταματήσει το αυτοκίνητο, είναι πολύ μικροί , μη συνειδητοί!
Φύλαγε τα ρούχα σου να έχεις τα μισά.
Να έχεις ένα καλό ΣΚ.

Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
Διονύσης Μάργαρης(@dmargaris_2z73r8xw)
15 ημέρες πριν

Καλημέρα Χρήστο και καλό ΣΚ.
Πράγματι το “ξετίναξες” που λέει και ο Πρόδρομος (καλημέρα Πρόδρομε).
Το έντυσες δε και με ωραία εικόνα gif αλλά και με βίντεο!
Να είσαι καλά.

Αποστόλης Παπάζογλου
Αρχισυντάκτης
15 ημέρες πριν

Γειά σου Χρήστο. Πλήρης μελέτη του φαινομένου, όπως το συνηθίζεις. Θα μπορούσε να το είχε γράψει κι ο Ιαβέρης, ο οποίος παρεμπιπτόντως είχε περάσει στη φυσικομαθηματική σχολή, αλλά τα παράτησε για τους αγώνες αυτοκινήτου.

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης
15 ημέρες πριν

Και πολύ καλή και άκρως ρεαλιστική.

Χριστόφορος Κατσιλέρος
Αρχισυντάκτης
15 ημέρες πριν

Καλησπέρα Χρήστο. Καλησπέρα στην παρέα.
Πλήρης ανάλυση, Χρήστο. Συγχαρητήρια!

Τελευταία διόρθωση15 ημέρες πριν από Χριστόφορος Κατσιλέρος
Ανδρέας Ριζόπουλος
Αρχισυντάκτης
15 ημέρες πριν

Καλησπέρα Χρήστο. Εξαιρετική ανάρτηση – με πολύ ωραία γραφικά – στα πλαίσια της α.α.τ. Αρέσουν πολύ στα παιδιά τέτοιες ασκήσεις, που με κάποιες παραδοχές προσαρμόζονται σε φαινόμενα καθημερινής ζωής. Εδώ ασχολείσαι και με το θέμα της πρόσκρουσης αυτοκινήτου σε ακίνητο εμπόδιο.
Σε χαμηλότερο επίπεδο το λέμε και στη Β΄τάξη, αναφερόμενοι στο χρόνο που διαρκεί η πρόσκρουση, ο οποίος πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερος.
Τα συστήματα απορρόφησης της ενέργειας πρόσκρουσης, επιτρέπουν τη σχεδόν πλήρη παραμόρφωση του μπροστινού μέρους του αυτοκινήτου αφήνοντας ασφαλή την καμπίνα, εκτρέποντας τις παραμορφώσεις σε άλλες κατευθύνσεις.
Η ενέργεια αυτοκινήτου 1300kg που πηγαίνει με 120km/h είναι περίπου 0,7MJ, σα να πέφτει ελεύθερα από κτίριο 50m! Τότε όλα πρέπει να λειτουργήσουν ομαδικά. Η ζώνη, οι αερόσακοι, οι αισθητήρες πρόσκρουσης, τα κατάλληλα υλικά απορρόφησης, το σύστημα πέδησης και η ετοιμότητα του οδηγού…
Να είσαι καλά!

Τελευταία διόρθωση15 ημέρες πριν από Ανδρέας Ριζόπουλος