"Vægtforøgelse" i trafik

Hej Spørg om Fysik
Vil I skrive formlen på hvordan man beregner "vægtforøgelsen" ved et sammenstød. Bladet Motor skriver: Ved en kollision med 30 km/t stiger en persons vægt cirka 10 gange, eksempelvis fra 75 kg til 750 kg.

Det er længe siden jeg er gået ud af skolen, men det forekommer mig at det er en sammenblanding af fysiske begreber.

Det er noget vi diskuterer i familien, så vi vil være glade for en formel, hvor vi kan sætte andre vægte og hastigheder ind. Vi vil se bort fra, at sikkerhedsselen bremser, og tager noget af den kraft, hvormed man rammer rattet.

Vi er kommet frem til, at det må være en af Newtons love der gælder, vi kan bare ikke finde ud af hvilken og hvordan.

Så hvis I vil vise, hvordan man kommer frem til eksemplet med 30km/t og 10 gange vægtforøgelse, ville vi blive meget glade.

Med venlig hilsen
E K

Du har fuldstændig ret, det er ikke fysikerens måde at udtrykke fænomenet på. Personens vægt (masse) ændres ikke af hvilken fart bilen har. Skal man accelerere eller bremse, er de kræfter der virker målt i enheder, som ikke nødvendigvis er alment kendte, så man bruger en sammenligning.

Imidlertid må man tage hensyn til, hvor stor en del af ens publikum der ville forstå, hvad der bliver skrevet, hvis man bruger de rigtige betegnelser. Jeg har selv brugt det efter nogen overvejelse,  se svar om fluer i bilsammenstød her.

Hvad er den rigtige fysik. Når der er tale om en acceleration i en bil, dvs. at bilen er ved at bevæge sig hurtigere eller langsommere, man bruger ofte bogstavet, a, bliver man påvirket af en kraft på samme linje som accelerationen. Den kraft der påvirker personen i bilen når man er ved at køre hurtigere, virker fremad og han får mere fart på. Samtidigt påvirker personen sædet med en lige så stor modsat rettet kraft (han føler jo også at han trykkes tilbage i sædet). De to kræfter er lige store, men ophæver ikke hinanden, fordi de virker på to forskellige legemer (personen og sædet). Når man bremser bliver personen påvirket af en acceleration, der er negativ i forhold til bevægelsesretningen, man trykkes (slynges) frem imod sikkerhedsselen. Vi føler en kraft der går fremad, samtidigt er der en lige så stor modsat rettet kraft på sikkerhedsselen, som trykker os bagud. Dette kaldes Newtons tredje lov, loven om aktion og reaktion.

Isaac Newton (GB, 1643 - 1727) udgav bogen: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica almindeligvis kaldt Principia i 1687. I den fremgår hans tre love bl.a.

Det, der tales om i bl.a. FDM artikler, aviser mm., er kræfter, som i fysik normalt betegnes med et F (force). I fysikken er enheden for kraft, defineret som den kraft, der giver en masse på 1 kg en acceleration på 1 m/s. Sammenhængen er:

  F = m * a

Hvor F altså er den kraft, som giver massen, m, en accelerationen a. Dette er Newtons anden lov. Ud fra den defineres enheden for kraft, idet man siger, at kraften F = 1 N (N står for kraftenheden newton) er den kraft, der skal til, for at give massen, m = 1 kg, accelerationen, a = 1 m/s². Problem, der kan være en del læsere, der ikke ved hvad de skal forbinde med 1 N.

For at gøre det Anskueligt, anvender man så ofte, at sammenligne med en kendt kraft, det er i reglen kraften nedad i tyngdefeltet. Da der er en kraft i tyngdefeltet, er der ifølge Newtons anden lov også en acceleration, den kaldes g i tyngdefeltet. Tyngdeaccelerationen er her i landet ca. 9,82 m/s², den kan f.eks. måles ved at måle sammenhængen imellem farten og tid samt sted for en stålkugle eller en anden tung ting med lille overflade, som falder under tyngdens påvirkning. Det viser sig også, at g kan findes ved at måle svingningstiden for et pendul. Sammenhængen er altså

  F = m * g 

idet det stadig er Newtons anden lov som gælder. Vil vi se, hvor stor en masse man skal holde stille i tyngdefeltet, for at få 1 N, fås 1 N = m * 9,82 m/s² eller m = 101,8 gram. Det er så det, man anvender, når man skal beskrive kræfter f.eks. ved bilsammenstød populært. Her har vi noget som alle kender, nemlig hvor mange kilogram man skal holde i tyngdefeltet. Set fra et fysiksynspunkt er det ikke nogen hensigtsmæssig løsning, men man kan ikke lave en fysikbog, hver gang man skal skrive om en bil eller andet tilsvarende.

Newtons første lov siger i øvrigt, at en masse der ikke er påvirket samlet af nogen kraft, enten ligger stille eller bevæger sig med konstant hastighed efter en ret linje, den kaldes inertiens lov.

Her bør også nævnes fænomenerne tung og træg masse. Hvis man stiller sig på en korrekt justeret badevægt, der fungerer med fjedre, og den viser 75 kg, er ens tunge masse 75 kg. Den tunge masse er den der kommer frem, når vi vejes med tyngdeaccelerationen g = 9,81 m/s².(principielt i Paris). Stod vi op på samme badevægt på månen, hvor tyngdeaccelerationen er ca. 6 gange mindre (g_måne = 1,623 m/s²), viser vægten for samme person ca. 12½ kg. Den tunge masse afhænger altså af tyngdeaccelerationen og ikke kun af objektet.

Den træge masse derimod afhænger kun af objektet, det er massen, som indgår i Newtons anden lov, se ovenfor. Hvis man på månen i en månebil, rammer en lodret klippe med 30 km/h, vil det principielt have samme virkning, som hvis man i samme bil, gjorde det samme her på jorden. Den træge masse er altså den, der kommer frem, når man måler den kraft, der skal til at give et bestemt legeme en bestemt acceleration. I kredsløb i en rumstation falder stationen, og alt hvad der er i den, hele tiden med en acceleration imod jordcentret, som er g (9,8 m/s²). Da både stationen og beboere falder med samme acceleration, virker det som om man er vægtløs, dvs. at man ikke har nogen tung masse, badevægten viser 0 kg. Støder man af fra en væg med benene, skal man stoppe bevægelsen ved den modsatte væg med armene,, og det er præcist lige så svært, som hvis man med samme fart løb på skøjter ind i en væg (uden at bremse) og stopper med armene igen, her er det den træge masse, man skal bremse. Når man skal øve vægtløshed sker det i et fly som dykker et antal sekunder med tyngdeaccelerationen. Man kan så i lastrummet få en 20 - 30 sekunder i frit fald til øvelse. Når flyet retter op ved bunden af dykket, får man såvel den tunge som den træge masse at føle..

Med venlig hilsen
Malte Olsen