''INCIDENTE STRADALE TRA MOTOCICLO E AUTOVETTURA - LE DINAMICHE IN - FISICA DELL'IMPATTO ''
Rino Liuzzi
''INCIDENTE STRADALE TRA MOTOCICLO E AUTOVETTURA - LE DINAMICHE IN - FISICA DELL'IMPATTO ''
Questa è una situazione che tocca principi fondamentali della fisica e che, per essere calcolata con precisione, richiede diverse informazioni specifiche. Non si può dare una risposta unica e definitiva, ma si possono illustrare i concetti e fornire un calcolo approssimativo per un motociclo che viaggia a 50 Km/hora
Concetti chiave
-
Massa (m): Non è il "peso" nel senso comune del termine, ma la quantità di materia. Per questo calcolo, la massa totale è la somma della massa del motociclo e della massa delle due persone a bordo.
-
Velocità (v): La velocità del motociclo al momento dell'impatto, pari a 50 km/h.
-
Forza (F): In un impatto, la forza non è costante ma varia enormemente in frazioni di secondo. La formula classica della dinamica (F=ma) non è sufficiente. Si parla più correttamente di forza d'urto media, che dipende dalla variazione di quantità di moto o dall'energia cinetica e dalla durata o dalla distanza di decelerazione.
1. Calcolo dell'energia cinetica (Ec)
L'energia cinetica è l'energia del movimento e rappresenta la "potenza" dell'impatto. È il dato più significativo per capire la gravità dell'evento. La formula è: Ec=21mv2
Dove:
-
m = massa totale (in kg)
-
v = velocità (in m/s)
Passo 1: Stima della massa totale (m)
-
Peso medio di un motociclo di media cilindrata: circa 180-250 kg. Usiamo un valore di 200 kg.
-
Peso medio di due persone adulte: 75 kg a persona, per un totale di 150 kg.
-
Massa totale approssimativa (m): 200 kg (motociclo) + 150 kg (persone) = 350 kg.
Passo 2: Conversione della velocità (v)
-
La velocità deve essere convertita da km/h a m/s.
-
50 km/h=3.650 m/s≈13.9 m/s.
Passo 3: Calcolo dell'energia cinetica
-
Ec=21×350 kg×(13.9 m/s)2
-
Ec=21×350×193.21
-
Ec≈33.812 Joule (J)
L'energia cinetica generata dal motociclo e dai passeggeri è di circa 34.000 Joule. Questa è la quantità di energia che deve essere dissipata nell'impatto, deformando i veicoli e il corpo delle persone.
2. Calcolo della forza d'urto media (F)
La forza è molto più difficile da calcolare perché dipende da un fattore cruciale: la distanza di decelerazione (d), cioè lo spazio in cui il veicolo si ferma. Questo spazio è piccolissimo, spesso solo pochi centimetri. Maggiore è la distanza di decelerazione, minore è la forza (e quindi l'impatto è meno violento, come nel caso di veicoli con zone a deformazione controllata).
La formula che lega energia e forza è: Lavoro=Forza×Distanza (W=F×d)
Poiché il lavoro compiuto dalla forza d'urto è uguale all'energia cinetica dissipata (W=Ec): Ec=F×d⟹F=dEc
Passo 4: Stima della distanza di decelerazione (d) La distanza di deformazione tipica in un impatto a 50 km/h è molto ridotta. Per un motociclo e una persona, questa distanza può essere di pochi centimetri. Consideriamo due scenari:
-
Scenario 1: decelerazione in 10 cm (0.1 m).
-
Scenario 2: decelerazione in 5 cm (0.05 m).
Calcolo della forza d'urto media:
-
Scenario 1 (d = 0.1 m):
-
F=0.1 m33812 J=338120 Newton (N)
-
-
Scenario 2 (d = 0.05 m):
-
F=0.05 m33812 J=676240 Newton (N)
-
Traduzione in termini pratici
Per capire meglio l'entità di questi numeri:
-
Un Newton è la forza necessaria per accelerare un oggetto di 1 kg di 1 m/s².
-
Per convertire i Newton in un "peso equivalente" (anche se non è un termine scientificamente corretto per una forza d'urto), possiamo dividere per l'accelerazione di gravità (g≈9.81 m/s2).
-
Scenario 1 (forza ≈ 338.120 N):
-
"Peso equivalente" = 338120 N/9.81 m/s2≈34.467 kg.
-
Questo significa che la forza d'urto media equivale a quella generata da una massa di circa 34 tonnellate.
-
-
Scenario 2 (forza ≈ 676.240 N):
-
"Peso equivalente" = 676240 N/9.81 m/s2≈68.934 kg.
-
In questo caso, la forza d'urto media equivale a quella generata da una massa di circa 69 tonnellate.
-
Conclusioni
L'impatto di un motociclo con due persone a 50 km/h genera un'enorme quantità di energia che, dissipata in uno spazio molto breve, si traduce in una forza d'urto media terrificante. I valori calcolati sono una stima basata su ipotesi semplificative, ma dimostrano come anche a una velocità relativamente bassa le forze in gioco in un incidente possano essere devastanti e fatali. La forza d'impatto non è una grandezza fissa, ma un picco di forza altissimo e di brevissima durata.
prof RINO LIUZZI
IPSIA TIEE_ N .AGHERBINO - NOCI
FORUM DI FISICA UNIVERSITARIA LINK