Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Energiefreisetzung bei Verkehrsunfällen
Quattro XLS+
15.01.2009, 14:30
Hallo,
ich referiere in ein paar Monaten über das Thema "Verkehrsunfälle". Was mich interessieren würde wieviel "Kräfte" wirken auf eine Person bei einem VU ein ?
1. Angenommen man fährt mit 80 Km/h gegen einen anderen PKW welche auch 80 km/h fährt.
Ist das mit 160 km/h gegen die Wand gleichzusetzen ?
2. Kann mir jemand die physikalische Herleitung vielleicht zeigen ? (Hatte überlegt E =1/2 *m*v², aber das wäre wohl ein bißchen viel Energie, die dabei auf den Menschen wirken würde)
3. Wieviel Kraft wirkt auf eine Person im freien Fall ? (angenommen 80 Kg Person springt aus 3m Höhe auf den Boden)
Würde gerne einen Vergleich zw. Verkehrsunfall und freien Fall anwenden, bzw. diese in Relation stellen.
Hoffe, dass sich hier auch ein paar Member mit Physik auskennen.
Mit freundlichen Grüßen
Quattro XLS+
grab3107
15.01.2009, 14:50
Hallo,
also zu Punkt 1 kann ich dir sagen, ja, es ist so. V(Aufschlag ) = V(Fahrzeug 1) + V(Fahrzeug 2)
Zu Punkt 2, naja, also so genau kann man das meiner Ansicht nach net sagen. Weil es kommt immer drauf an, in welchem Auto die Person sitzt wenn der Aufschlag erfolgt. Weil die Energie des Fahrzeuges ist ja z.B. bei nem A8 jetzt größer als bei einem Smart. Glaube aber da gibts ne Richtwert-Tabelle was bei gleichschweren Fahrezugen ca. (also wirklich nur Richtwerte) auf den Menschlichen Körper einwirkt. Schau mal bei der FW-Schule Geretsriet auf der HP. Die hatten da einmal was. Leider komm ich in der Arbeit (keine Angst, hab gerade Pause) da nicht drauf weil die Seite gesperrt ist.
Zu Frage 3 leider keine Ahnung. Sorry.
GK-Firefighter-112
15.01.2009, 15:14
Zu 3:
Gewichtskraft:
Fg = Gewicht in N (10N = 1kg)
m = Masse in kg
g = 9,81 (Fallbeschleunigung in) m/s²
Formel:
Fg= mXg
Mr. Blaulicht
15.01.2009, 15:18
Physikalisch handelt es sich bei solchen Unfällen (vektoriell gegengesetzt) um elastische, halbelastische oder statische Stöße und Deformationen.
Googel mal nach, und Du wirst sehen, dass man dass nicht einfach mal kurz erklären kann.
Ich würd´s zumindest probieren, aber der Physik-LK ist leider schon zu lange her...
Gruß, Mr. Blaulicht
GK-Firefighter-112
15.01.2009, 15:26
Zu 1:
Kräfte - Beschleunigung
F = Kraft in N
m = Masse in Kg
a = Beschleunigung in m/s²
Formel:
F=m X a
Beispiel:
Die beschleinigung einer Masse von 5 kg um 3 m/s² ergibt eine Kraftwirkung von:
F = m X a
F = 5 kg X 3 m/s² = 15N
Info:
Du musst 80 km/h in m/s umrechnen!
Ich hoffe ich konnte dir ein wenig helfen ...
Cyber-ert
15.01.2009, 15:32
Hi,
zu 1)Es stimmt, dass die Aufprallgeschwindigkeiten gleich sind. Allerdings ist der Bremsweg dann wohl doppelt so lang. Es werden hier beide Motorräume eingedrückt. Die Kräfte, die auf die Insassen wirken sind durch den doppelten Bremsweg also kleiner.
zu 2)Das kann man nicht genau sagen. Das kommt halt auch darauf an, wie weit der Bremsweg ist, also die Länge der Knautschzone. Ich würde dann zum Beispiel die Kraft der Bremsbechleunigung mit der normalen Gewichtskraft vergleichen 1G = 784,8N, wenn m=80 kg.
zu 3)Also die Kraft, die auf eine 80 kg schwere Person im freien Fall wirkt, beträgt 784,8 N.
Das ist die Gewichtskraft. Du meinst wahrscheinlich die Kraft, die beim Aufprall auf die Person wirkt^^.
Die Aufprallgeschwindigkeit beträgt 27,5 km/h.
Daraus lässt sich auch die Bremsbeschleunigung ausrechnen. Da ich jetzt aber nicht weiß, wie weit man sich verformt und dadurch bremst, kann ich das nicht genau sagen.
PS Habe gerade heute eine Physikklausur über genau dieses Thema wiedergekriegt.
nederrijner
15.01.2009, 15:42
Nur ist die Schulphysik doch stark vereinfacht gegenüber den Mechanismen eines Verkehrsunfalls, weil der selten gerade, zentral, elastisch und ohne sonstige Energieverluste abläuft. Auch sind die entsprechenden "Federkonstanten" des Menschen oder die Zeiten meist unbekannt.
Wenn man nicht gerade Experte auf dem Gebiet ist, kann man das nicht mal eben herleiten, schon stark vereinfachte Unfallrekonstruktionsrechnungen gehen über die Schulphysik hinaus, wie ich vor ein paar Jahren leidvoll in einer Klausur feststellen musste *g*
Wenn Dich das Thema wirklich interessiert, würde ich mal auf den Seiten der Verkehrsunfallforschung der TU Dresden etwas herumstöbern oder dort nachfragen, eventuell können die Dir Daten geben oder Bücher zur Unfallrekonstruktion und Traumatologie empfehlen.
Hallo,
ich referiere in ein paar Monaten über das Thema "Verkehrsunfälle". Was mich interessieren würde wieviel "Kräfte" wirken auf eine Person bei einem VU ein ?
1. Angenommen man fährt mit 80 Km/h gegen einen anderen PKW welche auch 80 km/h fährt.
Ist das mit 160 km/h gegen die Wand gleichzusetzen ?
Soweit ich weiß, nein, weil im Idealfall beide Fahrzeuge die gleiche Energe absorbieren. Also fahren beide mit 80 gegen die Wand. Wenn das eine aber ein Audi Q7 ist, und das andere ein Polo von 1992 (wie meiner einer ;-)), dann muss der Polo mehr Energie absorbieren. (Glaub ich - aus dem Grund geh ich Frontalzusammenstößen mit solchen Autos auch immer ausm Weg)
Soweit ich weiß, nein, weil im Idealfall beide Fahrzeuge die gleiche Energe absorbieren. Also fahren beide mit 80 gegen die Wand. Wenn das eine aber ein Audi Q7 ist, und das andere ein Polo von 1992 (wie meiner einer ;-)), dann muss der Polo mehr Energie absorbieren. (Glaub ich - aus dem Grund geh ich Frontalzusammenstößen mit solchen Autos auch immer ausm Weg)
Richtig ...
Du hast zwar die doppelte Geschwindigkeit, dadurch das aber wieder zwei Fahrzeuge vorhanden sind bekommen beide Fahrzeuge die gleiche Energie wieder ab.
(Soferns das gleiche Fahrzeug etc ist.)
Wurde auch schon getestet.
Zu 3:
Gewichtskraft:
Fg = Gewicht in N (100N = 1kg)
m = Masse in kg
g = 9,81 (Fallbeschleunigung in) m/s²
Formel:
Fg= mXg
Bitte?
100N=1Kg?
GK-Firefighter-112
15.01.2009, 16:56
Bitte?
100N=1Kg?
Sorry, hasst natürlich recht 10N=1kg ... hab es oben geändert.
Oder verwächsel ich jetzt hier was ?
So .. hab jetzt mal kurz nachgerechnet.
Bei nem Aufprall auf die Wand hast du eine Beschleunigung, genaugenommen eine negative Beschleunigung von 25g.
Bei deinem Fall aus 3m Höhe hast du ne Beschleinigung von knapp 8g.
nederrijner
15.01.2009, 17:02
Kann man erfahren, wie Du das ausgerechnet hast?
DME-Murxer
15.01.2009, 17:16
So .. hab jetzt mal kurz nachgerechnet.
Bei nem Aufprall auf die Wand hast du eine Beschleunigung, genaugenommen eine negative Beschleunigung von 25g.
Bei deinem Fall aus 3m Höhe hast du ne Beschleinigung von knapp 8g.
Nur so zur Info: Wenn man fällt, hat man eine Beschleunigung von 1g (9,81m/s2)
Die Energie einer fallenden Person ist (bei Vernachlässigung der Luftreibung) ist zu jeder Zeit: m x g x h, wobei h die Ausgangshöhe ist.
Mit dem Ansatz E=0,5 x m x v2 lässt sich durch Gleichsetzen die Aufschlages-Geschwindigkeit ausrechnen.
Hierbei kürzt sich m heraus.
Nur so zur Info: Wenn man fällt, hat man eine Beschleunigung von 1g (9,81m/s2)
Die Energie einer fallenden Person ist (bei Vernachlässigung der Luftreibung) ist zu jeder Zeit: m x g x h, wobei h die Ausgangshöhe ist.
Mit dem Ansatz E=0,5 x m x v2 lässt sich durch Gleichsetzen die Aufschlages-Geschwindigkeit ausrechnen.
Hierbei kürzt sich m heraus.
m = Masse?
Sorry, dein Ansatz ist völlig falsch, denn bei Vernachlässigung der Luftreibung fällt jeder Körper gleich schnell.
Was bei einer Fallhöhe von 3m eine Geschwindigkeit gibt von 7,67m/s
nederrijner
15.01.2009, 17:29
Nur so zur Info: Wenn man fällt, hat man eine Beschleunigung von 1g (9,81m/s2)
Ja (auf der Erde, auf dem Mond aber nicht weswegen die Gleichung 10 N = 1 kg falsch ist), und wenn man zum Stillstand gebracht wird, erfährt man eine andere, gegensetzlich gerichtete Beschleunigung, die man als Vielfaches von g angeben kann.
Um diese ausrechnen zu können, muss man aber erstmal die Zeit wissen, in der das geschieht.
Die Energie einer fallenden Person ist (bei Vernachlässigung der Luftreibung) ist zu jeder Zeit: m x g x h, wobei h die Ausgangshöhe ist.
Das ist die potentielle Energie auf der Höhe h. Die Luftreibung und die Zeit haben damit nichts zu tun.
Wenn er fällt, wird die potentielle Energie zunehmend kleiner und die kinetische Energie größer, bis schließlich auf Höhe 0 ie gesamte potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt worden ist.
DME-Murxer
15.01.2009, 17:31
m = Masse?
Sorry, dein Ansatz ist völlig falsch, denn bei Vernachlässigung der Luftreibung fällt jeder Körper gleich schnell.
Was bei einer Fallhöhe von 3m eine Geschwindigkeit gibt von 7,67m/s
E=0,5 x m [Masse] x v2 [Geschwindigkeit zum Quadrat] -> kinetische Energie
und
E=m x g x h [Masse x Erdbeschleunigung x Höhe] -> potentielle Energie
Was soll daran falsch sein?
Das jeder Körper unabhängig von seiner Masse gleichschnell fällt, habe ich auch nie bezweifelt, sonst würde sich beim Gleichsetzen der beiden Energien die Masse nicht heraus kürzen.
DME-Murxer
15.01.2009, 17:38
Ja (auf der Erde, auf dem Mond aber nicht weswegen die Gleichung 10 N = 1 kg falsch ist), und wenn man zum Stillstand gebracht wird, erfährt man eine andere, gegensetzlich gerichtete Beschleunigung, die man als Vielfaches von g angeben kann.
Um diese ausrechnen zu können, muss man aber erstmal die Zeit wissen, in der das geschieht.
Das ist die potentielle Energie auf der Höhe h. Die Luftreibung und die Zeit haben damit nichts zu tun.
Wenn er fällt, wird die potentielle Energie zunehmend kleiner und die kinetische Energie größer, bis schließlich auf Höhe 0 ie gesamte potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt worden ist.
Das wir uns hier auf der Erde befinden, sollte auch dir klar sein. Ich bezog mich auf den Fragesteller "Quattro XLS+" unter Punkt 3. damit er selbst die Gleichung herleiten kann.
Vielleicht solltest du dir deinen und meinen vorletzten Beitrag nochmal durchlesen, bevor du behauptest, hier würde was falsches geschrieben.
Naja ...
Was mir gerade aufgefallen ist.
Wir haben hier ein grundsätzliches Problem.
Der TE hat seine Fragen in meinen Augen blöd gestellt.
Denn bei 2. Sorry, aber wenn interessiert wieviel Enegie (Joule) auf einen Körper bei einem Aufprall wirken.
Eigentlich müßte die Frage lauten, wieviel Beschleunigung wirkt auf den Körper.
Und ich bin bei meiner Berechnung von Beschleunigung ausgegangen. (X fache der Erdbeschleunigung) und du eben von der Energie.
DME-Murxer
15.01.2009, 17:47
Naja ...
Was mir gerade aufgefallen ist.
Wir haben hier ein grundsätzliches Problem.
Der TE hat seine Fragen in meinen Augen blöd gestellt.
Denn bei 2. Sorry, aber wenn interessiert wieviel Enegie (Joule) auf einen Körper bei einem Aufprall wirken.
Eigentlich müßte die Frage lauten, wieviel Beschleunigung wirkt auf den Körper.
Und ich bin bei meiner Berechnung von Beschleunigung ausgegangen. (X fache der Erdbeschleunigung) und du eben von der Energie.
Genau. Die Energie lässt sich relativ leicht ermitteln. Um jetzt auf die negative Beschleunigung (=Verzögerung) zu kommen, benötigt man entweder die Zeit oder den Weg, bis man zum Stillstand kommt. Der Weg wäre bei einem PKW durch die Knautschzone ungefähr ermittelbar.
Bei einer fallenden Person ist das schon schwieriger.
Bei einer fallenden Person ist das schon schwieriger.
Die Geschwindigkeit würde sich wieder errechnen lassen aus.
Wurzel aus s(3m)/2/g(9,81m/s²).
Und nun kannst du mit der "Bremsstrecke" des Körpers (0m) wieder die negative Beschleunigung ausrechnen.
Genau so ein Beispiel haben wir in unseren B1 in Physik durchgerechnet.
nederrijner
15.01.2009, 19:05
Das wir uns hier auf der Erde befinden, sollte auch dir klar sein.
Das ist der Physik aber nicht bewusst und die Gleichung bleibt falsch.
Ich bezog mich auf den Fragesteller "Quattro XLS+" unter Punkt 3. damit er selbst die Gleichung herleiten kann.
Vielleicht solltest du dir deinen und meinen vorletzten Beitrag nochmal durchlesen, bevor du behauptest, hier würde was falsches geschrieben.
Ich habe es schon gelesen und es ist zumindestens ungenau formuliert.
Quattro XLS+
15.01.2009, 19:18
Servus,
großes DANKE für eure zahlreichen Antworten, bin nun wieder etwas schlauer geworden, habe nicht damit gerechnet, dass das so schwierig ist (geht über mein Schul-Physik-Restwissen wohl hinaus)
Da muss ich mich wohl nochmal richtig einlesen um das alles zu verstehen bzw. dann richtig verwenden zu können.
@Alex22: Du hast natürlich Recht ! Ich meinte die Beschleunigung habe schlichtweg den falschen Begriff verwendet. Sry (Im Wirtschafts-LK war das alles nicht so wichtig^^)
DME-Murxer
15.01.2009, 21:37
Tschuldige Quattro, aber eine Sache kann ich hier nicht so stehen lassen:
Das ist der Physik aber nicht bewusst und die Gleichung bleibt falsch.
Ich habe die falsche Gleichung auch gar nicht erwähnt.
Ich habe es schon gelesen und es ist zumindestens ungenau formuliert.
Gebe ich zu, war etwas schnell gedacht beim Schreiben, aber deine Schlüsse hieraus waren auch ungenau ;-)
P.S. Antwort ging nicht schneller, da ich zwischendurch eine Atemluftflasche leeren musste.
Narkose07
15.01.2009, 21:46
SO GEHTS:
ENERGIE DIE AUF DEN KÖRPER WIRKT = Ekin - E verformung
Everformung ist je nach Fahrzeug,... unterschiedlich!
Somit die gesamte Themenfrage nicht eindeutig zu Lösen!
SO GEHTS:
ENERGIE DIE AUF DEN KÖRPER WIRKT = Ekin - E verformung
Everformung ist je nach Fahrzeug,... unterschiedlich!
Somit die gesamte Themenfrage nicht eindeutig zu Lösen!
Er hat doch schon lange geschrieben das es ihm nicht um die Energie sondern um die negative Beschleunigung ging.
Narkose07
16.01.2009, 13:52
hängt nur leider von E ab!!! :-(
nederrijner
16.01.2009, 14:39
Dann fahr einmal mit 80 km/h frontal gegen eine Wand und einmal mit 80 km/h in einem Winkel von vielleicht 5°. Die kinetische Energie, die bis zum Stillstand abgebaut wird, ist in beiden Fällen gleich. Die Beschleunigungen sind es nicht.
rundhauber
16.01.2009, 15:42
Dann fahr einmal mit 80 km/h frontal gegen eine Wand und einmal mit 80 km/h in einem Winkel von vielleicht 5°. Die kinetische Energie, die bis zum Stillstand abgebaut wird, ist in beiden Fällen gleich. Die Beschleunigungen sind es nicht.
Ist klar, weil dann Querbeschleunigung hinzukommt. Bei einem Winkel von 5° macht die Querbeschleunigung rund 8,7% aus (sin 5° = 0,08716).
Wenn sich der ganze (idealisierte und rechtwinklige) Vorgang in t= 0,1 s abspielt, beträgt die Beschleunigung
a= Δv / Δt = -22,00 m/s / 0,1 s = -222,2 m/s^2 (Anm.: 80 km/h = 22,22 m/s).
Diese Beschleunigung wirkt auch auf Deinen Körper, nicht nur auf das Auto. Das entspricht einem Bremsweg von 1,111 m (aus 80 km/h!) - oder anders ausgedrückt: bei diesen Größenordnungen sind 8,7% Querkraft Deinem Körper ziemlich egal. Vor allem wenn man bedenkt, dass die Beschleunigung für den Fahrer noch größer sein dürfte, da der reale Bremsweg (= Verkürzung des Fahrzeuges) heutzutage kleiner als 1,111 m ist.
cerebrum
16.01.2009, 15:49
Du könntest versuchen ein einfaches mechanisches Ersatzmodell für das Auto aufzustellen. Das Auto sei dabei die Masse, die Knautschzone könnte man als Dämpfer auffassen. Dann wirken in horizontaler Richtung zum einen die Kraft des anderen Autos, die Dämpferkraft und die Massenträgheitskraft. In der Massenträgheitskraft steckt die Beschleunigung, in der Dämpferkraft die Geschwindigkeit. Nach dem Aufstellen des Kräftegleichgewichtes solltest du eine Differentialgleichung erhalten, die für die Beschleunigung x''(t) eindeutig lösbar ist. Brauchst dann nur einen Wert für die Dämpfungskonstante d, da dies die einzige Unbekannte sein sollte.
hängt nur leider von E ab!!! :-(
Die Beschleunigung hat mit der Energie gar nichts zu tun.
Narkose07
16.01.2009, 16:33
Oh doch!!!
Jedenfalls indirekt!!!
Je weniger Energie(kin) desto kleiner wird auch deine neg a sein!
nederrijner
16.01.2009, 16:38
Ist klar, weil dann Querbeschleunigung hinzukommt. Bei einem Winkel von 5° macht die Querbeschleunigung rund 8,7% aus (sin 5° = 0,08716).
Wenn sich der ganze (idealisierte und rechtwinklige) Vorgang in t= 0,1 s abspielt, beträgt die Beschleunigung
Eben, wenn er sich in dieser Zeit abspielt. Wenn ich über hunderte Meter an der Wand entlang schabe, ist beim Stillstand die gleiche Energie abgebaut, die auftretenden Beschleunigungen sind aber wesentlich geringer.
Ein Extrembeispiel wäre das aus dem All heimkehrende Space Shuttle, die dabei umzuwandelnde Bewegungsenergie ist gigantisch, aufgrund der langen Zeit ist das für die Astronauten aber auszuhalten.
Die Energie an sich kann also kein Maß für die Gesundheitsschädlichkeit sein, die auftretenden Beschleunigungen schon eher.
Die Beschleunigung hat mit der Energie gar nichts zu tun.
F = m * a
W = E = F * s = m * a * s
Man sieht auch hier: Kurzer Weg - hohe Beschleunigung, langer Weg - niedrige Beschleunigung, um auf die gleiche Energie zu kommen.
Die differentielle Schreibweise bitte dazu denken, wir reden ja vermutlich nicht von konstanten Beschleunigungen und Kräften. ;)
Superyoshi
05.02.2009, 22:09
Hallo ,
ich rolle das Thema mal wieder auf - da ich damit evtl. meine fürs Abi relevante Physik-Note ein bisschen tunen kann (durch ein Referat)
Gibt es zum Thema Energiefreisetzung bei VU's irgendwelche Quellen ?
nederrijner
05.02.2009, 22:28
Guck halt mal in der medizinischen Abteilung einer Universitätsbibliothek mit starkem Medizinbereich (mit Uniklinik oder so). Die werde da entsprechende Bücher oder Zeitschriftenartikel (oftmals englischsprachig) zur Traumatologie haben. ;)
Eventuell gibt es auch noch im Bereich Unfallrekonstruktion etwas.
So für den Hausgebrauch aufbereitet ist mit aber nichts bekannt.
Es gibt da einen Chronologischen Ablauf eines VU´s, wo ein PKW gegen einen Baum fährt. Mit einer Zeitangabe, und den Kräfte-darstellungen die auf eine Person einwirken, ab dem Moment, wo das Fzg.,den Baum trifft . Hatte das Vergnügen bei einer DRK-Ausbildung, den Ablauf lesen zu können. Vielleicht hat den ja ein DRK´ler?!
Wenn 2 PKW mit je. 80 km/h auf einander zufahren, hat man eine Potentielle Aufprall-Geschwindigkeit von 160km/h.
Der Denkfehler, den viele machen, ist aber, wenn die beiden Fzg., mit dem selben Gewicht, und der selben Geschwindigkeit, aufeinander zu fahren, ist das genauso, als wenn man mit einem Fzg., gegen eine Mauer fährt, weil die Richtung der Kraft, in der jeweiligen entgegen gesetzten Richtung wirkt,und sich nicht verdoppelt.
Wenn zwei Züge,auf zwei Gleisen, die sich neben einander befinden, mit 200km/h begegnen, werden die ja auch nicht 400km/h schnell.Oder?
Und der Herr Sprach:
Nutze Google:
http://www.unfallrekonstruktion.de/index.htm
http://books.google.de/books?id=g7XeRcVvm_wC&printsec=frontcover&dq=Handbuch+Verkehrsunfallrekonstruktion
http://www.unfallforensik.de/
reicht das für dein Referat?
@Jumbo dieses:
http://www.feuerwehr-velten.de/tod.htm
MAIS1
Superyoshi
08.02.2009, 11:16
Hallo!
Vielen Dank für die Links - nur ich habe bisher bei Google.de nichts brauchbares gefunden - Danke!
Ich denke das reicht - soll jetzt kein 2 Stunden-Vortrag werden - aber um 30min zu füllen wirds schon reichen.
Schönen Sonntag,
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