Πρόβλεψη ταχύτητας αυτοκινήτων σε τροχαία ατυχήματα

    Στο παρόν άρθρο θα παρουσιάσω μια μέθοδο με την οποία μπορούμε να προβλέψουμε την ταχύτητα των οχημάτων που συμμετείχαν σε ένα τροχαίο ατύχημα γνωρίζοντας μόνο τις "συνέπειες" του τροχαίου. Προφανώς, πάλι θα χρησιμοποιήσω νόμους της Φυσικής. Για λόγους απλότητας, ας υποθέσουμε ότι έχουμε δύο οχήματα, ένα αυτοκίνητο και μια μοτοσυκλέτα, που κινούνται προς την ίδια κατεύθυνση, και το αυτοκίνητο χτυπάει την μοτοσυκλέτα στο πίσω μέρος, με συνέπεια η μοτοσυκλέτα να πετάγεται μπροστά και το αυτοκίνητο μετά από λίγα μέτρα να το σταματάει ο οδηγός πατώντας φρένο. Η όλη ιδέα μου ήρθε από ένα email που έλαβα πρόσφατα, στο οποίο μου εζητείτο στην ουσία να κάνω αυτό ακριβώς που παρουσιάζω εδώ.
 
    Καταρχήν, για να συνεννοούμαστε, να πω πως την μάζα του αμαξιού την ονομάζω , την μάζα της μοτοσυκλέτας (και του ανθρώπου που βρίσκεται πάνω στην μοτοσυκλέτα) , την ταχύτητα του αμαξιού πριν την σύγκρουση , την οποία και ψάχνουμε, και την ταχύτητα της μοτοσυκλέτας πριν την σύγκρουση . και ονομάζω τις ταχύτητες του αμαξιού και της μοτοσυκλέτας αντίστοιχα μετά την σύγκρουση. Λόγω αρχής διατήρησης της ορμής, έχουμε ότι η ολική ορμή πριν την κρούση είναι ίση με την ολική ορμή μετά την κρούση. Επίσης εδώ, ας ξανατονίσουμε, ότι οι ταχύτητες έχουν την ίδια κατεύθυνση στο συγκεκριμένο πρόβλημα. Τέλος, για την ορμή γενικά ισχύει .
 
    Από τα παραπάνω προκύπτει ότι . Τις μάζες με ένα ψάξιμο σε μια οποιαδήποτε μηχανή αναζήτησης μπορούμε να τις βρούμε εύκολα, γνωρίζοντας τα κυβικά των οχημάτων. Ακόμα, όπως ήδη ίσως υποθέσατε, πρέπει να γνωρίζουμε μία από τις δύο ταχύτητες. Στο συγκεκριμένο πρόβλημα, ας υποθέσουμε ότι γνωρίζουμε την ταχύτητα της μοτοσυκλέτας πριν την σύγκρουση. Άρα, για να βρούμε το , μένει να βρούμε το και το .
 
    Ας βρούμε αρχικά το . Το μπορούμε να το βρούμε εύκολα από την απόσταση που διάνυσε το αμάξι μέχρι να σταματήσει. Η λογική εδώ είναι παραπλήσια με αυτά που κάνω σε άλλα 2 άρθρα της ιστοσελίδας μου, τα οποία μπορείτε να τα βρείτε εύκολα πατώντας εδώ και εδώ .  Με λίγα λόγια δηλαδή, από νόμο τριβής, έχουμε , όπου ο συντελεστής τριβής με το δάπεδο και το βάρος -προσοχή, όχι η μάζα- και η δύναμη της τριβής, και από 2ο Νόμο του Νεύτωνα έχουμε ,  όπου η δύναμη -εδώ είναι μόνο η δύναμη της τριβής- η μάζα και η επιτάχυνση, προκύπτει . Από τις εξισώσεις της ευθύγραμμα ομαλά επιβραδυνόμενης κίνησης, δηλαδή την και , παίρνουμε τελικά για το αμάξι ότι , όπου είναι η απόσταση που διάνυσε το αμάξι μέχρι να σταματήσει. Το , είναι η επιτάχυνση της βαρύτητας.
 
    Ομοίως, για  την μοτοσυκλέτα, καταλήγουμε ότι , όπου η απόσταση που διάνυσε η μοτοσυκλέτα. Εδώ βέβαια   γεννιέται ένα ερώτημα. Αν ο άνθρωπος, απομακρύνθηκε από το μηχανάκι, "πετάχτηκε" δηλαδή στην αέρα, τι απόσταση θα βάλουμε; Επίσης, τι μάζα θα βάλουμε; Μοτοσυκλέτας; Ανθρώπου και μοτοσυκλέτας; Αφού οι υπολογισμοί μας είναι ούτως η άλλως προσεγγιστικοί, προτείνω να βάλουμε κάτι ενδιάμεσο, όπως θα κάνω και θα δείτε και στην συνέχεια. Άρα, βάζοντας τις σχέσεις μας τώρα στην αρχική     μας σχέση, παίρνουμε και λύνοντας τελικά ως προς προκύπτει . Αυτός ο τύπος είναι και ο τελικός μας.
 
    Πάμε τώρα να βάλουμε νούμερα και να κάνουμε έναν πρόχειρο υπολογισμό. Ένας συνηθισμένος συντελεστής τριβής είναι περίπου 0.7-0.8, η μάζα ενός αυτοκινήτου περίπου 1200-1400kg και η μάζα μιας μοτοσυκλέτας 300kg περίπου. Τα παραπάνω, μπορείτε να τα ψάξετε και μόνοι σας στην μηχανή αναζήτησης της αρεσκείας σας για να βεβαιωθείτε. Τα και είναι οι "συνέπειες" του ατυχήματος, οπότε τα επιλέγετε εσείς. Tέλος, όπως είπα και παραπάνω, πρέπει να διευκρινίσω τι μάζα θα βάλουμε για την μοτοσυκλέτα και τον άνθρωπο και τι διάστημα ότι διάνυσαν. Προσωπικά, θεωρώ πως το καλύτερο είναι να βάλουμε για απόσταση κάτι μεταξύ της απόστασης που διάνυσε ο άνθρωπος και η μοτοσυκλέτα ξεχωριστά και για μάζα κάτι μεταξύ του αθροίσματος των δύο. Αυτό το αφήνω σε εσάς.
 
    Κλείνοντας, ας κάνω ένα παράδειγμα παίρνοντας ως δεδομένα (μικρή μοτοσυκλέτα), και . Με αυτά, βρίσκουμε , μία αρκετά μεγάλη ταχύτητα.
 
 
Για να κατεβάσετε το παραπάνω άρθρο σε pdf μπορείτε να πατήσετε εδώ.