Kraftwirkung bei einem Autounfall mit einer Mauer

Um die auf den Fahrer wirkende Kraft zu berechnen, nutzen wir die Formel F = m * a, obwohl dabei F die Kraft, m die Masse und a die Beschleunigung ist. Zunächst müssen wir die Beschleunigung berechnen. Dazu nutzen wir die Formel a = Δv / Δt, wobei Δv die Änderung der Geschwindigkeit und Δt die Zeit ist.

Gegeben sind:
v = 72 km/h = 20 m/s (Geschwindigkeit des Autos)
t = 1/10 s = 0⸴1 s (Zeit, in der der Fahrer abgebremst wird)
m = 70 kg (Masse des Fahrers)
g = 9⸴81 N/kg (Erdbeschleunigung)

Zuerst berechnen wir die Beschleunigung a:
a = Δv / Δt = (0 - 20 m/s) / 0⸴1 s = -200 m/s^2 (Das Minuszeichen zeigt an, dass das Auto abgebremst wird)

Nun berechnen wir die auf den Fahrer wirkende Kraft F:
F = m a = 70 kg -200 m/s^2 = -14.000 N (Das Minuszeichen zeigt an: Die Kraft entgegen der Bewegungsrichtung des Autos wirkt)

Um das Verhältnis dieser Kraft zur Gewichtskraft des Autofahrers zu berechnen, müssen wir die Gewichtskraft Fg berechnen:
Fg = m g = 70 kg 9⸴81 N/kg = 686⸴7 N

Das Verhältnis der Kräfte ist dann:
Verhältnis = F / Fg = -14.000 N / 686⸴7 N = -20,4

Das bedeutet, dass die auf den Fahrer wirkende Kraft etwa das 20-fache seiner Gewichtskraft beträgt. Der Fahrer erfährt also beim Aufprall eine etwa 20-fache Belastung im Vergleich zu seiner Gewichtskraft. Dies ist auf die hohe Beschleunigung zurückzuführen die beim Abbremsen des Autos entsteht. Die Kraft ´ die auf den Fahrer wirkt ` ist dabei entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Autos. Die negative Vorzeichen zeigt dies an.