Kraftwirkung bei einem Autounfall mit einer Mauer

Wenn man bei einem Autounfall gegen eine Mauer prallt, sind die physikalischen Auswirkungen dramatisch. Die Wissenschaft hinter den Kräften ist jedoch faszinierend. Durch eine detaillierte Berechnung können wir die Kräfte ´ die dabei wirken ` eingehend analysieren. Zunächst stellt sich die Frage: Wie berechnet man die Kraft die auf den Fahrer wirkt?

Um die Kraft F zu bestimmen, verwenden wir die Formel F = m * a. Dabei steht „m“ für die Masse und „a“ für die Beschleunigung. Um die Beschleunigung zu finden – bedarf es der Kontaktzeit. Diese ist entscheidend. Diese wird mit der Formel a = Δv / Δt berechnet. Hierbei ist Δv die Änderung der Geschwindigkeit und Δt die Zeitspanne. Ein einfaches Beispiel zeigt dies.

Das Auto fährt zu Beginn mit 72 km/h oder 20 m/s. Dies ist die Geschwindigkeit – mit der das Auto in die Wand krachte. Eine sehr hohe Geschwindigkeit. Der Fahrer wird dann in nur 0⸴1 Sekunden abgebremst. Wir nehmen an – seine Masse beträgt 70 kg. Die Erdbeschleunigung g beträgt 9⸴81 N/kg – das ist gewohnte Physik.

Zuerst kommt die Berechnung der Beschleunigung a. Sie ergibt sich wie folgt:
a = Δv / Δt = (0 m/s - 20 m/s) / 0⸴1 s = -200 m/s². Dieses ➖ zeigt also an – die Richtung der Beschleunigung ist entgegengesetzt. Eine schockierende Zahl. Diese enorme negativen Beschleunigung bedeutet: Dass der Fahrer sehr schnell zum Stillstand kommt.

Nun wenden wir uns der Berechnung der auf den Fahrer wirkenden Kraft F zu:
F = m a = 70 kg -200 m/s² = -14.000 N. Auch hier spiegelt das Minus die Richtung wider – die Kraft wirkt entgegen der Bewegungsrichtung. Diese Kraft ist enorm – ja geradezu erschreckend.

Um die Bedeutung dieser Zahl vollständig zu erfassen müssen wir die Gewichtskraft des Fahrers Fg berechnen. Diese beträgt:
Fg = m g = 70 kg 9⸴81 N/kg = 686⸴7 N. Dies scheint viel weniger. Wie können wir die beiden Kräfte ins Verhältnis setzen? Ein einfacher Schritt:

Das Verhältnis ergibt sich zu:
Verhältnis = F / Fg = -14.000 N / 686⸴7 N = -20,4. Diese Zahlen sind aufschlussreich. Der Fahrer ist einer Kraft ausgesetzt die das 20-fache seiner Gewichtskraft beträgt. Solche Pochen auf den Körper können verheerende Folgen haben.

Diese Werte müssen ernst genommen werden. Die hohe Belastung resultiert aus der plötzlichen und extremen Verzögerung des Fahrzeugs. Sie wird oft als „Schock“ bezeichnet. Ein tiefgreifendes Verständnis dieser Kräfte sollte uns bewusst machen, ebenso wie wichtig Sicherheitsmaßnahmen im Auto sind. Der Gurt kann hier lebensrettend wirken – da er den Aufprall um ein Vielfaches abpuffert.

In der Realität müssen wir ebenfalls die Zahlen zusätzlich mit statistischen Daten unterstützen: Laut Unfallforschung geraten in Deutschland jährlich bis zu 3 Millionen Menschen in Autounfälle. Ein erheblicher Teil davon erleidet Verletzungen die auf solche extremen Kraftwirkungen zurückzuführen sind.

Zusammenfassend verlangt die zugrunde liegende Physik bei einem Autounfall weiterhin Aufmerksamkeit. Je mehr wir verstehen – desto besser können wir uns und andere schützen.