## 8.2 Veiligheid in het verkeer – extra stof bij Hoofdstuk 2

Om de kans op letsel tijdens een verkeersongeluk te verminderen, zijn voertuigen voorzien van verschillende veiligheidsmiddelen, zoals veiligheidsgordels, kreukelzone en airbags.

Door een veiligheidsgordel blijft een persoon tijdens een botsing op zijn stoel en wordt hij niet door de auto heen tegen (of door) de voorruit geslingerd. Bovendien rekt de gordel geleidelijk uit tijdens een botsing, waardoor impact van de klap beter verdeeld wordt. Door het dragen van een gordel wordt de kans op een dodelijk ongeval verminderd met 30 tot 40%.

Om een idee te krijgen over de rol van de veiligheidsgordel tijdens een botsing bestuderen we hoe groot de gemiddelde remkracht is die op een auto werkt bij een botsing. Een auto met een massa heeft een bepaalde beginsnelheid en komt tijdens een botsing tot stilstand na een remafstand sA . De remarbeid wordt gegeven door:

Combineren we deze vergelijkingen, dan volgt voor de gemiddelde remkracht die op de auto werkt:

De remkracht zal dus kleiner zijn bij een kleinere autosnelheid vbegin , kleinere massa m van de auto of een grotere remweg sA .

De remkracht die op de bestuurder werkt is niet per definitie gelijk aan de remkracht die op de auto werkt. De bestuurder heeft immers een andere massa, en legt ook een andere remweg af. Een bestuurder zonder autogordel zal bij een botsing eerst nog met gelijke snelheid rechtdoor bewegen, tot hij de voorruit tegenkomt, en moet dan op zeer korte afstand volledig tot stilstand komen. Dit is weergegeven in Figuur 8.3 (links). Een bestuurder met een autogordel om zal nog een klein stukje vooruit bewegen, waarbij zijn autogordel geleidelijk uitrekt, en wordt dan samen met de auto langzaam tot stilstand gebracht, zoals weergegeven in Figuur 8.3 (rechts). Vergeleken met de situatie zonder autogordel is de remweg van de bestuurder nu een stuk groter geworden. Voor de remkracht op de bestuurder met massa mB en remweg sB geldt:

Om de kans op personenletsel bij botsingen te verminderen, zijn auto’s uitgerust met een kreukelzone. Dit is een deel van de constructie dat moedwillig verzwakt is, zodat bij een botsing de auto geleidelijk indeukt. Hierdoor wordt de tijdsduur van de botsing langer en de remafstand vergroot, waardoor de kracht op de inzittenden kleiner wordt. Bovendien blijft door een kreukelzone ook het passagiersgedeelte vaak beter heel.

Moderne auto’s zijn ook vaak voorzien van een aantal airbags die tijdens de botsing opblazen en vervolgens leeg lopen. De airbag vergroot zowel de remafstand van de inzittende als het lichaamsoppervlak waarop de remkracht werkt.

Opgave 1: Krachten bij botsen tegen een muur

Tijdens een experiment rijdt een auto met twee testpoppen met een snelheid van 80 km/h tegen een muur. Eén testpop heeft geen gordel en komt tot stilstand na een remweg van 15 cm. De tweede testpop heeft een gordel en komt tot stilstand na een remweg van 60 cm. De massa van elke testpop bedraagt 70 kg.

a) Bereken en vergelijk de gemiddelde remkracht die op de testpoppen werkt.

Om een idee te krijgen over het effect van deze kracht op een menselijk lichaam, wordt de kracht vergeleken met de zwaartekracht van een bepaalde massa die op dit lichaam “rust”.

b) Bereken welke twee massa’s de twee krachten berekend onder vraag a) overeenkomen.

Opgave 2: Rijden en botsen

Een auto met een massa van 1200 kg heeft een maximaal vermogen 95 kW bij een topsnelheid van 175 km/h.

a) Bereken de totale wrijvingskracht op de auto als deze met topsnelheid rijdt.

Het verbruik van de auto is op dat ogenblik 1 op 5. Bij het verbranden levert 1 liter benzine 33•106 J.

b) Bereken het rendement van de motor bij 175 km/h.

De auto botst met een snelheid van 80 km/h frontaal tegen een boom en komt na 0,12 s tot stilstand.

c) Bereken de grootte van de kracht die de boom op de auto heeft uitgeoefend.

De bestuurder heeft een massa van 82 kg. Hij draagt een gordel die wat meegeeft, waardoor zijn remweg langer is dan van de auto zelf. De remweg van de bestuurder is 1,45 m.

d) Bereken de grootte van de kracht die op de bestuurder werkt.