Unfallmechanik
Was passiert genau bei einem Autounfall?
Wie schnell ist es geschehen, und man prallt mit seinem Auto auf ein Hindernis. Was sich hier genau abspielt (auch in Zahlen), darüber will diese Seite Auskunft geben.
Das Fahrzeug besitzt eine kinetische Energie (Bewegungsenergie) von
E = m / 2 x v²
D.h. die halbe Fahrzeugmasse mal die Geschwindigkeit im Quadrat ergibt die kinetische Energie des Fahrzeuges. Übliche Einheiten für die Energie sind Nm oder J (Newtonmeter, Joule).
Die folgende Tabelle zeigt zum besseren Verständnis einige Werte für verschiedene Massen und Geschwindigkeiten.
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Zum Vergleich: Um 10 kg 1 m hochzuheben ist eine Arbeit von rund 100 Nm nötig.
Was passiert mit der kinetischen Energie beim Aufprall?
Im wesentlichen wird die Bewegungsenergie in Verformungsarbeit umgewandelt. Bei einem Frontal-Crash wird im allgemeinen der Bereich zwischen vorderem Stoßfänger und A-Säule verformt. Hierbei spricht man auch von der "Knautschzone". Meist steht ein Verformungsweg von 0,5 m zur Verfügung. (Bei noch stärkerer Verformung wird sich auch die Fahrgastzelle verformen, was den Insassen nur noch eine geringe Überlebenschance läßt).
Wie sieht hierbei der zeitliche Ablauf aus?
Annahme: Die Aufprallgeschwindigkeit beträgt 50 km/h = 13,89 m/s. Der Deformationsweg ist 0,5 m. Am Ende der Deformation ist die Geschwindigkeit 0 m/s (das Fahrzeug "steht"). Bei linearem Verlauf beträgt die Durschnittsgeschwindigkeit für diese 0,5 m also
13,89 m/s / 2 = 6,95 m/s
Die Zeit von Anfang Aufprall bis Stillstand beträgt also:
t = s / v = 0,5 m / 6,95 m/s = 0,072 s (= 72 ms)
Eine verdammt kurze Zeit. Ein Lidschlag (blinzeln) dauert ca. 0,1 s.
Wie groß ist die durchschnittliche Beschleunigung?
Die dabei auftretende durschnittliche Beschleunigung berechnet sich wie folgt:
a = dv / dt = 13,89 m/s / 0,072 s = 193 m/s² = 19,7 g
19,7 g bedeutet die 19,7-fache Erdbeschleunigung.
Welche Leistungen werden hierbei erbracht?
Die Leistung berechnet sich aus Arbeit pro Zeit, d.h. bei v = 50 km/h und einem Fahrzeuggewicht von 1.000 kg ergibt sich
P = W / t = 96.451 Nm / 0,072 s = 1.339.597 Nm/s = 1.339,6 kW
Eine extrem hohe Leistung. Ein Mittelklasse Pkw hat eine Antriebsleistung von etwa 100 kW, beschleunigt allerdings auch nicht in 0,072 s auf 50 km/h.
Und was ist mit den Insassen?
Nun, auch die Insassen besitzen Bewegungsenergie. Eine 50 kg schwere Person mit der Geschwindigkeit von 50 km/h also 4.823 Nm. Doch nur weil das Fahrzeug gebremst wird, verringert sich nicht die Geschwindigkeit der Insassen. Ein Teil der Energie wird über die Reibung auf dem Sitz abgebaut. Ein wesentlich größerer Teil allerdings über den (hoffentlich angelegten) Sicherheitsgurt.