The Crumple Zone — Crushing Metal to Save Passengers

Mecánica Intermedio Gratis VR · AR
The Crumple Zone — Crushing Metal to Save Passengers – Mecánica
The Crumple Zone — Crushing Metal to Save Passengers – Mecánica

Un coche de ensayo choca contra una barrera de hormigón con un maniquí amarillo al volante, sujeto por un cinturón de seguridad de tres puntos. Cuatro deslizadores fijan la masa del coche (800–2500 kg), su velocidad en el choque (20–100 km/h), la longitud de su zona de deformación —la parte delantera construida para plegarse—, desde un frontal casi rígido de 0,10 m hasta 0,80 m, y la masa del maniquí (50–100 kg). La escena se abre en pausa justo antes del impacto. Pulse reproducir y el choque ocurre una sola vez, filmado como con una cámara de alta velocidad 40 veces más lento que la realidad, hasta que el coche y el maniquí quedan en reposo; arrastre la línea de tiempo para ver cualquier instante y mueva un deslizador para ver el mismo instante de otro choque. Observe cómo el frontal azul se pliega en acordeón contra la barrera mientras el habitáculo queda intacto, cómo el cinturón sujeta al maniquí cuando su torso se inclina hacia delante, la flecha rosa de la fuerza sobre el maniquí y la gráfica de fuerza frente al tiempo que se dibuja a su lado.

Cómo usar esta simulación

Qué observar

La física detrás

Sea cual sea su diseño, el coche tiene que perder toda su velocidad: 13,9 m/s a 50 km/h. En este modelo el frontal se aplasta con una fuerza constante, así que el coche frena uniformemente a lo largo de la longitud de deformación L y se detiene tras t = 2L/v: 86 ms con L = 0,60 m, 14 ms con 0,10 m. Después el metal aplastado se recupera un poco y separa el coche de la barrera a e × v, con el coeficiente de restitución e bajando de 0,30 en el frontal rígido a 0,03 con 0,80 m; luego el coche frena hasta pararse. La cantidad de movimiento del coche cambia en Δp = m v (1 + e) y la fuerza media es F = Δp/Δt. El maniquí, con el cinturón puesto, frena junto con el coche, así que la fuerza sobre él es su propia masa por la misma desaceleración: 70 kg × 15,4 m/s ÷ 0,096 s = 11,3 kN (16 g) con una zona de deformación de 0,60 m, frente a 67,6 kN (99 g) con 0,10 m. Esa fuerza no depende en absoluto de la masa del coche; crece con el cuadrado de la velocidad y en proporción a la masa del ocupante. De los 116 kJ de energía cinética (½ × 1200 × 13,9²) solo la fracción e² vuelve en el rebote; el resto —114,6 kJ con 0,60 m— pasa a energía interna del metal doblado por deformación permanente, vibración y calentamiento, más un poco de sonido. Los pulsos de un choque real no son planos: el modelo usa su valor medio. También supone que el cinturón mantiene la cadera sobre el asiento y deja que el torso se incline solo lo que cede la cinta.

crumple zoneF = Δp/Δtimpulseinelastic collisioncoefficient of restitutioninternal energyseat beltcar safety3D