Riceviamo e volentieri pubblichiamo dal Per. Ind. Ernesto Schember
Riflessioni di un ricostruttore lunatico – 1
Mi capita alle volte di non avere altro a cui pensare. E allora mi pongo problemi.
Problema: Una persona, seduta sul sedile posteriore di unauto che sta viaggiando a 50 Km/h e si arresta contro un ostacolo fisso, viene spinta in avanti con una forza che è pari a 40 volte il suo peso. Lho letto da qualche parte.
Ragioniamo e, dal momento che ci vengono dati numeri esatti, più in là ipotizziamo le misure dei dati mancanti ma facciamo anche qualche ipotesi aggiuntiva.
Innanzitutto, cosa succede quando siamo su un veicolo e questo frena o accelera? Immaginiamo di essere su un autobus, allin piedi, e non ci stiamo sorreggendo agli appositi sostegni, come prescrive il regolamento viaggiatori.
Ci sentiremo proiettati in avanti, nel caso lautobus freni, o allindietro nel caso acceleri.
La sensazione, ovviamente, della proiezione in avanti o allindietro va riferita allautobus preso come sistema di riferimento: in realtà noi stiamo continuando a procedere alla stessa velocità dellautobus prima che questo frenasse o accelerasse; la nostra massa corporea, per la prima legge di Newton, quindi, non ha variato la sua velocità per il semplice motivo che nessuna forza è intervenuta (sul nostro corpo) a variarne lo stato di moto posseduto prima della frenata (o dellaccelerata).
Ma la forza agita dal conducente attraverso i dispositivi frenanti (o acceleranti) interviene, per la seconda legge di Newton, a variare lo stato di moto dellautobus che, quindi, varia nel tempo la velocità che la massa veicolare aveva immediatamente prima dellazione dellautista. Variare la velocità nel tempo si dice accelerare. Se la variazione della velocità è in diminuzione si dice anche decelerare (ma, da un punto di vista fisico, è brutto; meglio parlare di accelerazione in ogni caso, anche in frenata).
In caso di accelerazione costante (moto uniformemente accelerato), quando, cioè, la velocità varia di quantità uguali in tempi uguali su una traiettoria rettilinea, la seconda legge di Newton viene espressa come di seguito:
F= m × a (e così evitiamo il ricorso al calcolo infinitesimale),
Che si legge: la forza frenante F è pari al prodotto della massa m dellautobus per laccelerazione a che ne consegue.
Oppure:
Che si legge:
la decelerazione (accelerazione) a con cui un autobus varia la sua velocità nel tempo è pari alla forza frenante (accelerante) F che applico alla massa veicolare m, diviso la massa stessa.
Adesso, se il veicolo decelera nella misura in cui si è detto e, invece, il mio corpo continua a muoversi alla stessa velocità costante di prima, posso anche dire, cambiando il punto di osservazione (sistema di riferimento), che lautobus si muove a velocità costante mentre lazione frenante dellautista ha provocato laccelerazione in avanti della mia massa corporea. Sappiamo bene che non è così, ma gli effetti non cambiano: io andrò a sgrugnarmi contro lo schienale dellautista dellautobus.
Ma quanto vale la forza che mi produce le lesioni?
È presto detto:
F= m × a dove, però, stavolta m è la mia massa corporea.
Facciamo un esempio:
Lautobus viaggia a 36 km/h: quindi il mio corpo viaggia a 36 km/h (10 m/s). Lautista frena con unintensità di 3 m/s2 (cioè diminuisce la sua velocità di 3 m/s per ogni secondo di frenata, vale a dire di 10,8 km/h per ogni secondo). Per quanto abbiamo detto prima, quindi, è come se lautobus procedesse a velocità costante mentre il mio corpo, improvvisamente, prendesse ad accelerare.
Quale potrebbe essere, quindi, la forza capace di imprimere al mio corpo (70 kg) unaccelerazione di 3 m/s2?
Appunto, F= m × a = 70 Kg × 3 m / s² = 210 N
e una forza di 210 N è pari a
una spinta sulla schiena sufficiente a farmi cadere in avanti se non mi sorreggo bene!
Immaginiamo adesso di stare su unauto che viaggia a 50 km/h e che sbatte, arrestandosi, contro un muro in c.a.; con quale accelerazione si arresta? Vale a dire, con quale accelerazione mi muovo contro lauto se non indosso le cinture?
Adesso facciamo qualche ipotesi aggiuntiva: mettiamo che lauto riporti uno schiacciamento uniforme anteriore di 25 cm (0,25 m).
Ipotizzando unaccelerazione uniforme (sempre per non scomodare il calcolo infinitesimale) potrò calcolare:
vale a dire che la velocità dellauto nellurto diminuisce di ben 107 km/h per ogni secondo (ma lurto, fino allarresto, dura notevolmente meno di un secondo e, quindi, la diminuzione di velocità è di 50 km/h).
Adesso applicando
F = m × a
allaccelerazione appena calcolata e ad una massa corporea di 70 kg, otteniamo una forza orizzontale F pari a 27.006,17 N che sono pari ai più familiari 2.752,92 kg peso: per lappunto, circa 40 volte il peso di una persona di 70 kg.
Concludendo, è meglio indossare le cinture di sicurezza. Se poi, in caso dincidente, tra me passeggero e la plancia (o il sedile anteriore se sto seduto dietro), oppure, tra me conducente e il volante, lo spazio esistente verrà anche riempito da una borsa che si gonfia per alcune decine di millisecondi, la capacità protettiva della cintura di sicurezza ne verrà amplificata; perché è inutile illudersi: non potremmo mai farcela con la sola forza delle nostre braccia a ripararci dallandare a sbattere contro le strutture dellauto.
E, tanto per terminare con opportune raccomandazioni, è meglio evitare anche di mettere libri, borse oppure ombrelli sulla cappelliera (così io chiamo il copribagagliaio posteriore). In caso durto frontale, anche se siete ben protetti da cinture e air bag, pensate a che razza di proiettile potrebbe arrivarvi dietro la testa!
E, se non indossa le cinture di sicurezza (perché è anziana ed insofferente, poverina), il proiettile potrebbe essere vostra suocera che avete fatto accomodare dietro.
Napoli, 16 febbraio 2012
Ernesto Schember