Исходя из разницы в подходе выливаются такие противоречивые выводы Sharp о сертифицированных по EC22.05 шлемах. Какой подход вам ближе решайте сами.

Господа, я с вас удивляюсь. Обсуждаем физику, а до сих пор в топике не было ни одной формулы, одни пространные рассуждения. Физика — точная наука, любое утверждение нужно подтверждать формулами. Основной закон, который нужно применять при рассмотрении этой ситуации — закон сохранения энергии. Для удобства будем измерять все величины в метрической системе.

Итак, едут друг другу навстречу 2 автомобиля каждый весом в 1500 кг со скоростью 72 км/час, т.е. 20 метров в секунду (м/c) Затем они сталкиваются друг с другом точно лоб в лоб, после чего останавливаются. Вся энергия удара была поглощена корпусами автомобилей. Сколько было этой энергии? Считаем по формуле кинетической энергии, т.е. mv-квадрат пополам mv*v/2 Итак, каждый автомобиль принёс с собой в точку столкновения энергию 1500*20*20=600 000 Джоулей (Дж). Эта энергия распределилась между ними равномерно, т.к. у них равные массы. Итак, каждый автомобиль был вынужден поглотить своим корпусом 600 кДж. Другой случай. Автомобиль врезается в абсолютно неупругую бетонную стену с той же скоростью 20 м/c. Сколько энергии будет вынужден поглотить его корпус? Да ровно столько же, т.е. кинетическую энергию mv-квадрат пополам, а именно 600 кДж. Вывод — при столкновении двух одинаковых автомобилей на равной скорости удар будет равноценен удару в абсолютно неупругую бетонную стену. Скорости не складываются

Другое дело, что столкновение на скорости 72 км/час с бетонной стеной — это на самом деле очень много, такие случаи в практике бывают очень редко. Посчитаем, насколько это опасно для человека. Здесь можно применить другую формулу — расчет предельного ускорения. Примем, что после столкновения автомобиль движется равнозамедленно, и капот у него сминается ровно на 1 метр. Формула расчета пути при равнозамедленном движении выглядит так S=v*v/2a Если S (путь) у нас равен 1 метр, то ускорение будет, как нетрудно посчитать, 200 метров на секунду в квадрате, а это более чем 20*g, т.е. 20-кратная перегрузка. Понятно, что такую перегрузку не выдержит ни один космонавт. Выводы — столкновение с бетонной стеной скорости 72 км/час смертельно, и столкновение со встречным автомобилем на такой скорости также смертельно. Но такие прямые лобовые столкновения бывают нечасто. Если автомобили стукаются немножко вскользь, то картина уже совсем другая. Тут действует формула S=(v*v)-(v0*v0)/2a, т.е. кинетическая энергия меньше на скорость «отскока» от точки столкновения.

Из этих формул вытекает ещё один вывод — с увеличением скорости кинетическая энергия растёт квадратично, а не линейно. Если в предыдущей задачке предположить, что автомобиль двигался со скоростью 36, а не 72 км/час, то перегрузка будет не двадцать «же», а всего лишь пять «же», а это уже вполне переносимая перегрузка для человека.

Ещё очень важное значение, как уже было отмечено некоторыми форумчанами, имеет величина сминаемого пространства. Если в условиях предыдущей задачки предположить, что сминаемое пространство не 1 метр, а полметра, то и перегрузки будут вдвое сильнее. Именно поэтому столкновение в рамных прочных автомобилях зачастую опаснее, чем в деформируемых.

Сила удара, как и любая другая сила, измеряется в Ньютонах (Н) и килограмм-силах (кгс). Один Ньютон – это сила, благодаря которой тело массой 1 кг получает ускорение 1 м/с2. Одна кгс – это сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 g = 9,81 м/с2 (g – ускорение свободного падения). Поэтому 1 кгс = 9,81 Н. Вес тела массой m определяется силой Р, с которой он давит на опору: P = mg. Если масса Вашего тела 80 кг, то Ваш вес, определяемый силой тяжести или притяжением, P = 80 кгс. Но в просторечье говорят «мой вес 80 кг», и всем все понятно. Поэтому часто о силе удара тоже говорят, что он составляет сколько-то кг, а подразумевается кгс.
Сила удара, в отличие от силы тяжести, достаточно кратковременна по времени. Форма ударного импульса (при простых столкновениях) колоколообразна и симметрична. В случае удара человека форма импульса не симметрична – она резко нарастает и относительно медленно и волнообразно падает. Общая длительность импульса определяется вложенной в удар массой, а время нарастания импульса определяется массой ударной конечности. Когда мы говорим о силе удара, мы всегда подразумеваем не среднее, а максимальное ее значение в процессе соударения.
Бросим не очень сильно стакан в стенку, чтобы он разбился. Если он попал в ковер, он может и не разбиться. Чтобы он разбился наверняка, надо увеличить силу броска, чтобы увеличить скорость стакана. В случае со стенкой – удар получился сильнее, так как стенка жестче, и поэтому стакан разбился. Как мы видим, сила, действующая на стакан, оказалась зависящей не только от силы Вашего броска, но также и от жесткости места, куда попал стакан.
Так и удар человека, только бросаем мы в мишень свою руку и часть тела, участвующую в ударе. Как показали исследования (см. «Физико-математическую модель удара»), часть тела, участвующая в ударе, на силу произведенного удара влияет мало, так как очень низка ее скорость, хотя эта масса значительна (достигает половины массы тела). Но сила удара оказалась пропорциональна этой массе. Вывод простой: сила удара зависит от массы, участвующей в ударе, только косвенно, так как с помощью как раз этой массы происходит разгон нашей ударной конечности (руки или ноги) до максимальных скоростей. Также не забудьте, что импульс и энергия, сообщенная мишени при ударе, в основном (на 50–70%) определяется как раз именно этой массой.

Вернемся к силе удара. Сила удара (F) в конечном счете зависит от массы (m), размеров (S) и скорости (v) ударной конечности, формы ударной воронки (C, изменяется от 0 до 1 и равна 1 для цилиндрической воронки), а также от массы (M) и жесткости (K) мишени. Основная формула силы удара по упругой мишени:



Чтобы получить нокаут, достаточно пропустить удар в челюсть силой 400–500 кгс. Для жесткой челюсти это маленькая величина – ударив аналогичным образом по мешку рукой в перчатке, получим 300–400 кгс, а рукой без перчатки – всего 200–300 кгс. А это удар обыкновенного взрослого мужчины или спортивного юнца. (Поэтому появились легенды, что достаточно удара в 50 кг в челюсть, чтобы отправить человека в бессознательное состояние, но эти легенды основаны на отсутствии информации о реальной силе удара.) Зато удар в лоб 1000–2000 кгс никого в нокаут не отправит, и можно даже повредить ударную конечность. Для остальных, более мягких частей черепа, достаточно удара в 600–1000 кгс. Отсюда вывод – мозг не сотрясений боится, а гидродинамических ударов и просто ушибов. Производителям защитной экипировки следует учесть, что надо не просто смягчить (погасить) удар, а нужно перераспределять давление как в защитных касках.

когда в Sharp утверждают, что шлем не соответствует стандарту EC22.05

Если обратите внимание на цветную индикацию защитных свойств областей шлемов (лоб, темя, затылок, оба виска), то приглядитесь к следующей особенности Sharp: зеленый цвет для произвольной области шлема означает (так написано на сайте кампании в разделе IMPACT ZONE DIAGRAMS), что данная область шлема соответствует требованиям к защитным свойствам в соответствии со стандартом EC22.05