"Samanlainen" törmäys?

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Huomasin lukion fysiikankirjassa tehtävän, jossa lasketaan, miltä korkeudelta henkilöauto pitää pudottaa keula edellä maahan, jotta törmäys vastaisi saman auton törmäystä kiinteään esteeseen vaakasuunnassa 50 km/h -nopeudella.

Samanlaisia tehtäviä on tietysti nähty lukuisia kertoja ennenkin, mutta nyt kiinnitin ensimmäistä kertaa huomiota tuohon "jotta törmäys vastaisi" -ehtoon.

Kirjassa laskettu "oikea" vastaus oli tietenkin 9.8 metriä, jolloin auton nopeus törmäyshetkellä on sama 50 km/h.

Mutta vastaavatko törmäykset silloin toisiaan? Väitän, että eivät.

Väitän, että jos auton pudottaa maahan keula edellä siten, että törmäyshetkellä auton nopeus on 50 km/h, on törmäys tuhoisampi sekä autolle että kyydissäoleville verrattuna törmäykseen, jossa sama auto ajaa vaakasuunnassa 50 km/h -nopeudella kiinteään esteeseen.

Näin siksi, että törmäyksen tuhoisuuteen vaikuttaa myös maan vetovoima, joka pudotustapauksessa on samansuuntainen muiden vaikuttavien voimien kanssa, toisin kuin vaakasunnassa tapahtuvassa törmäyksessä.

Tarkentava esimerkki/yksityiskohta: Tarkastellaan keskellä kitkatonta takapenkkiä istuvaa matkustajaa, jolla ei ole turvavyötä ja jonka etäisyys auton kojelaudasta on 2 metriä. Oletetaan auton kori täydellisen jäykäksi rakenteeksi, joka ei muuta muotoaan törmäyksessä. Vaakasuunnassa tapahtuvassa törmäyksessä matkustaja jatkaa matkaansa kojelautaan saakka törmäten siihen nopeudella 50 km/h (oletetaan, että välissä ei ole hidastavia esteitä). Pystysuunnassa tapahtuvassa törmäyksessä matkustaja "kiihdyttää" maan vetovoiman ansiosta samaisen kahden metrin matkalla vielä ylimääräiset 5 km/h törmäten kojelautaan nopeudella 55 km/h.

Olenko oikeassa?

Kommentit (5)

CE-hyväksytty
Seuraa 
Viestejä29006
Liittynyt30.4.2005

Olet. Tehtävässä ei kyllä varmaankaan määritelty mitä sillä törmäyksellä tarkoitetaan. Ehkä sillä tarkoitetaan vain sitä hetkeä jolloin nokka osuu maahan / seinään. Se mitä sen jälkeen tapahtuu on sitten eri asia.
Valita asiasta opettajalle. Se sanoo joko että "hyvin hoksattu" tai että "eipäs saivarrella" riippuen opettajan luonteesta.

Vierailija
DM-man
Olenko oikeassa?

Olet.
Tosin asian voisi todeta yksinkertaisemmin ilmoittamalla ettei auto ole pistemassa, joten sillä ei ole vain yhtä pudotuskorkeutta.
Takapää autoa putoaa esim 4m korkeammalta kuin etupää. Mikäli annettu vastaus tulkitaan painopisteen korkeudeksi, niin etupään nopeus törmäyshetkellä on pudotustilanteessa alhaisempi.
Lisäksi kaikella liike-energialla on vaikutusta törmäyksen lopputulokseen, siis myös pyörivien massojen pyörimisenergialla, mikä sekin muuttuu muihin energiamuotoihin normaalissa törmäyksessä, muttei tuskin pudotuksessa saadaan samoja pyörimisnopeuksia ainakaan vajaavetoiseen.
Syitä tilanteen erilaisuuteen on varmasti muitakin, esim jousituksen ulosjousto pudotuksessa on aika paljonkin suurempaa jo ennen törmäystä.

CE-hyväksytty
Valita asiasta opettajalle. Se sanoo joko että "hyvin hoksattu" tai että "eipäs saivarrella" riippuen opettajan luonteesta.
Opettajan suhtautuminen kannattaa toki selvittää, mutta yksi kerta riittänee.
Erot ovat valtavaa suuruusluokkaa.
Jonkin asian kysyminen alentaa joillakin arvosanaa, koska osoittaa puutteellista osaamista, kun taas toisten opettajien mielestä se osoittaa aktiivisuutta nostaen arvosanaa. Kannattaa siis ottaa asiasta selvää.

Vierailija

Tuskin tuossa oletetaan, että pudotettavassa autossa on matkustajia mukana ja jos olisi niin tietty ovat turvavyöt kiinnitettyinä. Jos oletetaan auton ruttaantuvan 0,2 m, on törmäyskiihtyvyys luokkaa 50·g. Ei se yhden g:n lisäys tuossa paljoa tunnu. Jos ruttaantuu 0,5 m (tuskin enempää), silloinkin törmäyskiihtyvyys olisi luokkaa 20·g. Mutta toki avaaja on oikeassa ettei törmäykset vastaa toisiaan.

visti
Seuraa 
Viestejä6331
Liittynyt16.11.2009

Tehtävän tarkoitus oli antaa opiskelijoille käsitys "seinään" ajamisen ja nokkakolarin vaarallisuudesta pienilläkin nopeuksilla.
Käsitys siitä, että opettaja laskee tai nostaa lukiolaisten kurssinumeroita jonkun pikku kysymyksen takia on "lutunen".

Vierailija

Jos oikeen tarkkoja aletaan olemaan, niin jokainen hiukkanenkin kulkee omaa rataansa.

Kiihdyttimessäkin jokainen hiukkasvuon hiukkanen on yksilö, josta energioita voidaan laskea törmäyksissä.

Uusimmat

Suosituimmat