Скорость

Начнём с "нивы". Во-первых, учитывая её технические особенности, никто в здравом уме не будет ехать на ниве быстрее 100-110 км/ч. Потому что её раздатка воет даже на этих скоростях, но до этих значений это хоть как-то можно терпеть. Во-вторых, "ниву" не покупают для быстрой езды. Водитель "нивы" типично никуда не торопится и не имеет амбиций кого-либо обгонять, динамика "нивы", мягко говоря, так себе. Так что скорость "нивы" примем за 100 км/ч.

Далее, "хундай" (правильно "хёндэ"). В отличии от "нивы", по марке авто невозможно понять, о каком именно автомобиле идёт речь: легковом, кроссовере или даже микроавтобусе. Предположу по отсутствию уточнений, что это была одна из наиболее продаваемых моделей, т.е. легковой автомобиль малого класса (пусть это будет "солярис"). Почему важно определить модель? – не занудства ради, а данных о массе для. Вернёмся к скорости. Уже давно не наблюдаю на трассах таких скоростей (140 км/ч). Основной поток на свободной дороге движется на скоростях около 100-105 км/ч. Причиной тому стало повсеместное применение средств автоматической фиксации нарушений скоростного режима, каверзные засады с радарами и повышение штрафов. Многие просто перестали нарушать. Остались те, кто по радар-детектору или по чутью в "свободных" местах движутся с превышением. И тут есть интересный момент – если я двигаюсь постоянно со скоростью 128 км/ч (по GPS на круизе), то меня практически никогда не обгоняют. Это та скорость, которую выбирают почти все "нарушители", т.к. это предел для 500-рублёвого штрафа. По моим наблюдениям, % нарушителей выше на более дорогих автомобилях. Обгоняют лишь редкие амбициозные ребята на дорогих авто. Следовательно, я предполагаю завышение тобой скорости "хундая". Скорее всего, он ехал "как все" свои 105 км/ч в рамках ненаказуемого нарушения.

Столкновение

Вопреки распространённому заблуждению, лобовое столкновение двух одинаковых ( ! - про разные ниже) автомобилей равносильно столкновению с неподвижной неразрушаемой стеной на той же скорости для каждого из них. Т.е. если у нас есть 2 одинаковых автомобиля, движущихся друг на друга со скоростью, скажем, в 100 км/ч, то они получат одинаковые повреждения от удара. Ровно такие же повреждения (в случае прямого удара, конечно же) они получат и при ударе в неразрушаемую стену с той же скорости.

Почему? – задачка простая из раздела "динамика" курса школьной физики. Решить можно через импульс, либо через кинетическую энергию. Физический смысл не меняется. Решим эту задачку вместе! Но сначала решим задачу в мысленном эксперименте.

Как известно, автомобили при ударе мнутся и не отскакивают друг от друга, в отличие от футбольного мяча от ноги, например. При ударе они практически слипаются в единое целое и лишь немного отходят друг от друга в конце удара (смотрите сами многичесленные краш-тесты и видео с дтп). Столкновение с деформацией, когда энергия движения преобразуется в разрушения, называются "неупругим ударом". Столкновения без разрушений, когда энергия движения превращается в некоторую потенциальную энерегию (сжатия пружины, внутреннего упругого напряжения и т.п.) и затем снова преобразуется в энергию движения, называется "абсолютно упругим ударом" (вики). Примером упругого удара является столкновение бильярдных шаров. Они обмениваются энергией, меняя скорости и векторы движения друг друга, но не разрушаясь при этом. Это похоже на "абслютно упругий удар". А если бильярдные шары заменить на пластилиновые, то во время удара они слипаются в единую пластилиновую массу, двигающуюся в направлении суммы их начальных импульсов (об этом ниже). Это называется "абсолютно неупругий удар" (вики). Для простоты, столкновения автомобилей, самолётов и поездов я буду считать здесь абсолютно неупругими (для "упругой" фазы по сравнению с преобразованием энергий в разрушения слишком мала).

Возьмём воображаемый автомобиль и скопируем его "клавишами Ctrl + C" . Одинаково разгоним их друг на друга и в замедленном режиме понаблюдаем процесс столкновения. Коснулись бамперами, начал мяться капот, всё тоже самое и у другого авто. У обоих одинаково падает скорость, т.к. от встречного авто они испытывают приложение силы. В какой-то момент деформация прекращается и они остаются так стоять с мятыми мордами. Точка на воображаемой дороге, над которой они впервые коснули бамперами, как была ровно между ними, так и осталась. Можно повторить эксперимент, проведя в точке первого касания линию. Ни один из авто её не пересечёт. О чём это говорит? – расстояние, которое проедет автомобиль за время столкновения, равно длине его собственной деформации (иначе говоря, длине, на которую уменьшится длина каждого авто). Зная начальную скорость и это расстояние, легко вычислить среднее ускорение (отрицательное ускорение, т.е. "замедление"), которое испытает автомобиль во время удара. Об этом позже. Повторим эксперимент с одним автомобилем и бесконечно прочным зеркалом (для наглядности!). Теперь визуально происходит всё тоже самое, но вместо второго автомобиля просто "стена". Теперь очевидно, почему не нужно складывать скорости.

Вернёмся к цифрам и описываемым автомобилям. Снаряжённая масса "соляриса" чуть больше 1100 кг, вместе с 2,5 пассажирами (поделим 5 опознаваемых тел на "две равные части", чтобы никто не обиделся ) и багажом примем массу "соляриса" за 1300 кг. Снаряжённая масса "нивы" (это будет 5-дверная "нива", не принципиально) около 1200 кг и с остальными 2,5 пассажирами с их багажом примем массу "нивы" за 1500 кг. Скорости, напоминаю, соответственно 105 и 100 км/ч. В результате страшного удара они слипаются в единое целое. Несложные расчёты (таблица с расчётами - скачать), вот вам и результат: импульс примерно равен, время деформации 70 мс, "солярис" испытает ускорение в 154 g, "нива" – 143 g. Всё это при условии, что каждый автомобиль позволяет помяться на 1 метр. Напомню, что причиной смертности в дтп является не скорость при ударе, не локальные разрушения тела, а ускорение, которое испытает тело. Самое "нежное" место в человеке – голова. У неё самые низкие пороги ускорения. Смертельным является значение в 78 g. Конечно, важна длительность воздействия, но т.к. типичный удар – это 50-100 мс, то это значение применимо к воздействиям именно такой длительности. Но, 154 g, которое испытает "солярис" – это ещё не приговор его пассажирам, т.к. правильно сработавшие подушки безопасности замядляют голову более плавно (голова движется относительно салона, тормозя в подушки), снижая максимальное ускорение. В "ниве" нет подушек, головы обитателей салона врезаются во внезапно остановившийся автомобиль. 100% смертность при таком ударе. Если в анализ ещё добавить тот факт, что клетка салона "нивы" выполнена... отстуствует и салон сминается также, как капот... В общем, все риски сминания тел.

Тела внутри

Далее, тела при таких ускорениях при сохранении целостности клетки салона не только остаются "опознаваемыми", но и вообще выглядят отлично (не всегда в живом виде, правда). Стандарты пассивной безопасности современных автомобилей предполагают сохранение структуры клетки салона при фронтальном ударе на скорости до 90 км/ч примерно. Больше не имеет смысла, т.к. официально автомобили не двигаются быстрее по дорогам общего пользования. Там, где можно быстрее, не испытать таких ускорений (разделительный барьер, деформируемые конструкции и т.п.). Ну и даже при наличии подушек безопасности, ускорения при фронтальных ускорениях всё равно подбираются к смертельным порогам. Поэтому нет смысла делать прочнее. Сюда же добавляется статистика остальных ДТП, которые случаются чаще всего – скорости значительно меньше, салон выдерживает. В рассматриваемом примере есть "нива", которая от такого удара должна была сильно помяться. Может быть раздробить ноги водителю, сильно повредить голову ударом руля и т.п. Но, опознаваемость будет.

Пожары при автомобильных авариях случаются крайне редко и чаще всего при участии автомобилей на газу.

А вот про "разлёт вещей на 150 метров" не нужно было писать. Стометровку бегали, дистанцию представляем? Для тех, кто не представляет: скорость "соляриса", даже если бы была 140 км/ч (что маловероятно), даже при условии размещения личных вещей на крыше без закрепления на высоте 2х метров, после удара пролетели бы до земли менее секунды (2 метра высоты), пролетев над землёй менее 30 метров. Если бы они ещё и катились дальше, то можно принять дистанцию разлёта в 40-50 метров. 140 км/ч, напомню, это 38,9 м/с. Обычно же, все вещи и обитатели автомобилей остаются внутри. А если что и вылетает, легко обнаруживается около разбитого автомобиля.