Aufprall mit Auto an Wand

Columbusd · Gast

Tach, mag den ein Physiker mir helfen?

Es geht um die Knautschzone eines Wagens. Um es genauer zu sagen ein Auto das auf eine Wand prallt. In der Aufgabe steht folgendes unter anderem:

"Da die Knautschzonen von Autos so konzipiert sind, dass die Fahrgastzellen lediglich einem Zusammenstoß mit einer nicht deformierbaren,
massiven Wand aus 40 km/h uberstehen, mussen die Enden der Schutzwände
als deformierbare Wande gefertigt werden. Berechnen Sie bitte die notwendige Lange dieser deformierbaren Wande unter der Annahme, dass das Auto eine Masse von 2 t, die
Anfangsgeschwindigkeit v = 90 km/h und die Knautschzone des Autos 1m lang sind."

Meine Fragen:

Was heißt defomierbar ? Etwa verformbar ? Und welches Thema der Mechanik behandelt solche Probleme ? Im Internet habe ich gelesen, dass die Knautschzone die Energie (Kinetische Energie bzw. Bewegungsenergie) des Autos bei einem Aufprall aufnehmen soll, sodass den Insassen z.b. weniger passiert.

Dort habe ich dann das ganz normale Arbeitsintegral F dx gesehen. Ich könnte für F=m*a einsetzten aber das hilft mir nichts da ich keine Beschleunigung berechnen kann. Bringt mich der Impuls weiter ?

Ich weiss nciht was ich tun soll. Und auch nicht ob die Idee mit dem Integral richtig ist. grübelnd

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Hi,

nach dem Trägheitsprinzip behält ein Körper seine Geschwindigkeit bei, so lange keine äußeren Kräfte auf den Körper einwirken. Fährt der Pkw nun gegen eine Wand, so wird dieser schnell abgebremst. Die Knautschzone der Wand sowie die des Pkw's nehmen Energie auf und verformen sich dabei.

Columbusd · Gast

Abend, vielen dank für die Antwort. Ich versteh jetzt was deformierbar bedeutet, aber wieso steht im Text ,, mussen die Enden der Schutzwände
als deformierbare Wande gefertigt werden". Eine Wand ist doch unmglich vertformbar ?

Mir ist aufgefallen das ich die Knautschzone als Bremsweg interpretieren kann, d.h. 1m ist der Bremsweg bis der Wagen zum Stillstand kommt.

Kannst du mir eventuell sagen in welche Richtung ich zu denken habee, damit ich die Aufgabe lösen kann? Ich habe zwar verstanden was die Knautschzone macht, aber viel mehr hilft mir das nicht. Auch das Integral scheint glaube ich fehl am Platz zu sein.

Columbusd · Gast

Also ich hab das nun so verstanden, das die Knautschzone die energie aufnimmt und sich dann entsprechend verformt und nicht die Wand.

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Richtig, man kann die Knautschzone als "Bremsweg" sehen.

In der Aufgabenstellung steht doch, dass die Enden der Wände deformierbar sein sollen.

Columbusd · Gast

Danke!
Stimmt, es bezieht sich auf die Wände.

Gilt also ?

Ich könnte dann die Bremsverzögerung berechnen wenn ich äquivalent nach a umforme. Was bringt mir das aber? Etwa die auf den Wagen wirkende Kraft zu berechnen ?

Die Kraft folgt dann mit F=ma, also die Kraft die auf das Auto wirkt. Ich könnt dann das Wegintegral m*a dx berechnen, was der Verformungsenergie der Knauchzone entspricht.

Ich muss sagen, diese Aufgabe ist sehr schwer und ich weiss nicht wie ich hier vorrangehen soll Ich finde einfach keinen physikalischen Zusammenhang mit der länge die gesucht wird.

Columbusd · Gast

So, ich muss die Länge der deformierbaren Wand berechnen. Das ist meine exakte Aufgabe.

Ich weiss das, dass Auto eine Knautschzone aus Sicherheitsgründen immer hat und diese hat in dieser Aufgabe eine Länge von 1m, und bei dieser Aufgabe hat auch die Wand eine ,,Knautschzone", da ja steht das die gesuchte Wand deformierbar sein soll. Meine Aufgabe ist nun wahrscheinlich die Länge der Knautschzone der Wand zu berechnen.

Gleichzeitig kann ich eine Knautschzone als Bremsweg sehen. Da hier zwei Knautschzonen gegeben sind muss ich diese womöglich zu einem gemeinsamen Bremsweg zusamenfassen. Es folgt also

Meine Aufgabe ist es nun das x zu bestimmen ? Ich muss diese Aufgabe unbedingt schaffen! grübelnd

Columbsd · Gast

Also mein Ziel ist es zum Bremsweg der Wand zu kommen. Da Wechselwirkungen zwischen Wand und Auto bestehen muss ich bestimmt irgendwelche Stoßgesetze anwenden. Nach dem ich die angewendet habe kann ich siche irgendwie den ,,Bremsweg" der Wand berechnen oder?

jmd2 · Gast

Aus meiner Sicht kann man die Aufgabe mit den Angaben nicht eindeutig lösen
Was steht denn noch dabei?

Columbsd · Gast

Ich habe mal die komplette Aufgabe abgetippt.

"Zu Schallschutzzwecken werden an Autobahnen immer haufiger aus Beton bestehende Lärmschutzwände aufgebaut. Dadurch entsteht an den Ausfahrten die Gefahr, dass Autos frontal auf das Ende einer solchen Mauer auffahren. Da die Knautschzonen von Autos so kkonzipiert sind, dass die Fahrgastzellen lediglich einem zusammenstoß mit einer nicht deformierbaren, massiven Wand aus 40 km/h uberstehen, müssen die Enden der Schutzwände
als deformierbare Wände gefertigt werden. Berechnen Sie bitte die notwendige Länge dieser deformierbaren Wände unter der Annahme, dass das Auto eine Masse von 2 t, die Anfangsgeschwindigkeit v = 90 km/h und die Knautschzone des Autos 1m lang sind"

Meine Idee:

Ich muss die Länge der deformierbaren Wand berechnen. Das ist meine exakte Aufgabe.

Ich weiss das, dass Auto eine Knautschzone aus Sicherheitsgründen immer hat und diese hat in dieser Aufgabe eine Länge von 1m, und bei dieser Aufgabe hat auch die Wand eine ,,Knautschzone", da ja steht das die gesuchte Wand deformierbar sein soll. Meine Aufgabe ist nun die Länge der Knautschzone der Wand zu berechnen.

Also wird mit deformierbarer Wand kurz eine Wand mit Knautschzone gemeint.

Da der Bremsweg=Knautschzone ist kann ich sicher den Bremsweg irgendwie von der Wand berechnen. Da hier ein Aufprall stattfindet muss man sicher über irgendwelche Stoßgesetze rechnen. Die Eigenschaften dieser Aufgabe passen zum zentralen geraden unelastischen Stoß.

Ich weiss aber nicht wie. Und um ehrlich zu sein bin ich mir sehr sehr unsicher.

grübelnd

jmd2 · Gast

Ich hab mal die Formel von Planck genommen

man kann jetzt a berechnen
s=1m und v=40km/h (in m/s) umrechnen
Dieses a ist dann der maximale Wert den man Menschen zumuten kann

Columbsd · Gast

Ok die max. verzögerung folgt aus 40km/h und der 1m Knautschzone. Also wenn jemand 40km/h fährt geht noch alles ok. D.h. die max. Verzögerung lautet a1=(40000m/s)^2/(2m)= ?? Ist das den nicht eine zu unreaistische Beschleunigung ? Ich hab sicher etwas falsch gemacht.

Weiter geht es vlt so zumindest:

Wenn ich mit 90km/h gegen eine Wand fahre folgt mit der Knautschzone 1m des Autos eine Verzögerung von:

a2=(90000m/s)^2/(2)= ?? Auch nicht zu viel ???

Aufjedenfall könnte ich einfach am Ende 90km/h-40km/h=50km/h berechnen und a2-a1=a3 berechnen. Daraus folgt dann die gesuchte Länge der Knautschwand nämlich

s=(50km/h)^2/(2*a3)= Länge der gesuchten deformierbaren Verlängerung der Wand ???

oh, ich bin mir etwas unsicher.

Daraus folgt:

jmd2 · Gast

Die 40km/h muß man in m/s umrechnen

man dividiert die Zahl durch 3,6
40/3,6 =11.1m/s

a ist dann 61,7m/s^2

Jetzt die 90 auch durch 3,6 teilen ist 25m/s

und in die gleiche Formel einsetzen (a ist dann 61,7m/s^2)

Dann kommt man auf etwa 5m
davon 1m des Autos abziehen
der Schutz muß also 4m betragen

Der Wert funktioniert nur bei einer bestimmten Masse
das hängt vom Material des Schutzes ab
das Material muß man so wählen,daß es bei den meisten Autos hilft

Für leichtere Autos ist der Schutz zu stark und für schwerere (LKW) zu schwach
Also vorsichtig fahren

So Feierabend

Columbsd · Gast

vielen dank! vlt. liest du das nochmal. ich komme nicht auf dein Ergebnis. du sagst:

"und in die gleiche Formel einsetzen (a ist dann 61,7m/s^2) "

das stimmt nicht mit meins überein, hast du dich verschrieben? kannst du den letzten schritt nochmal erklären wie du auf 5 kommst? Ist das genau das Verfahren was ich anwenden wollte? also s=((v2-v1)^2)/(2*(a2-a1))

Columbsd · Gast

ich hab es verstanden! Es ist aber recht kompliziert. Kannst du mir einen Tipp geben wie ich solche Aufgaben besser meistern kann ?

Columbsd · Gast

Ich meine damit wie ich sowas üben kann, damit ich ein besseres verständnis habe. vlt hast du ja als profi einen tipp grübelnd