Kracht en veiligheid
Bij een botsing stop je in een fractie van een seconde. Deze les laat zien hoe veiligheidsconstructies de kracht op je lichaam kleiner maken.
Bij een botsing verandert je snelheid in korte tijd van hoog naar nul. Hoe sneller je stopt, hoe groter de kracht op je lichaam.
De kracht hangt samen met de vertraging: F = m·a, met a = Δv/Δt. Je massa verandert niet bij een botsing. Daarom moet de stoptijd Δt langer worden. Dan wordt de vertraging kleiner en dus ook de kracht.
Veiligheidsconstructies doen precies dat. Ze zorgen dat je langer doet over het stoppen, of ze verdelen de kracht over een groter oppervlak.
- Kreukelzone: het voorste deel van de auto vervormt en verlengt de stoptijd van de auto.
- Veiligheidsgordel: houdt je vast en vertraagt je samen met de auto.
- Airbag: vult zich in een fractie van een seconde en vangt je hoofd en borst zacht op.
- Hoofdsteun: voorkomt dat je hoofd bij een klap van achteren ver naar achteren schiet.
- Veiligheidshelm: verdeelt de klap over een groter oppervlak en vervormt zelf een beetje.
- Kooiconstructie: een stevig frame om de passagiers dat niet indeukt, zodat er ruimte overblijft.
Alle constructies doen hetzelfde op een andere manier. Ze verlengen de stoptijd of verdelen de kracht, zodat de kracht per deel van je lichaam kleiner wordt.
Onthoud
Een botsing is een snelle verandering van snelheid, en daardoor werkt er een grote kracht.
Met F = m·a en a = Δv/Δt daalt de kracht als de stoptijd langer wordt.
De kreukelzone en de airbag verlengen de stoptijd van de inzittenden.
De gordel en de hoofdsteun houden je lichaam op zijn plek bij de klap.
De helm en de kooiconstructie beschermen het hoofd en de ruimte rond de passagiers.
Voorbeeld uit een echt examen
none
Een persoon van 70 kg zit in een auto die met 14 m/s tegen een muur rijdt. De snelheid wordt 0 m/s. Bereken de kracht zonder airbag, bij een stoptijd van 0,10 s, en met airbag, bij een stoptijd van 0,50 s.
- 1
Zonder airbag is de vertraging a = Δv/Δt = 14 / 0,10 = 140 m/s².
Veelgemaakte fouten
Leerlingen denken dat een kreukelzone de snelheid verlaagt. Hij verlengt vooral de tijd waarin de auto stopt.
Leerlingen zeggen dat een airbag de kracht wegneemt. De kracht blijft bestaan, maar wordt kleiner doordat de stoptijd langer is.
Leerlingen verwarren de massa met de kracht. De massa blijft gelijk, en de kracht verandert door de stoptijd.
Snel checken
Waarom vermindert een kreukelzone de kracht bij een botsing?
Waarom beschermt een veiligheidsgordel je beter dan geen gordel bij een botsing?