Urto frontale tra due auto simili a 80 km/h è assimilabile ad un urto di una sola auto a 160 Km/H contro una parete di roccia?

Note dell’Autore : Il contenuto di questo articolo originariamente pubblicato  nel 2014,  è stato rivisto ed aggiornato al 26 giugno  2017.

Ulteriori articoli dedicati alla ricostruzione degli incidenti stradali sono in continuo aggiornamento e li potete trovare nella sezione del blog denominta:

 

Certo di fare cosa gradita anche al visitatore del nostro sito che non necessariamente deve essere “addetto ai lavori”, il presente  articolo, vuole cercare di dare una semplice spiegazione circa tale argomento.

 

Consideriamo due diversi scenari:

Urto frontale tra due auto

  • Primo scenario, due veicoli identici ( stesse dimensioni e massa) viaggiano alla stessa velocità , diciamo 80 chilometri all’ora , in direzioni opposte , avviene un urto frontale tra due auto.
  • Urto frontale contro un muroSecondo scenario , uno dei due veicoli (ad es. quello rosso) collide frontalmente contro una parete di roccia ( che non si rompe né si muove in modo significativo) a 80 km / h.

 

Quale delle due collisioni è più grave ?

La maggior parte delle persone immediatamente risponde che, il primo scenario di collisione (frontale) è più grave in quanto la velocità effettiva di  collisione tra le due autovetture  è di 160 Km / h (80+80),  quindi l’urto frontale  tra due auto  ha il doppio della forza rispetto alla seconda di collisione tra un autovettura ed la parete di roccia, poiché avviene solo a 80 km / h. Questa conclusione assolutamente è errata.

Molte persone semplicemente non intuiscono  l’errore, a volte  anche le persone che dovrebbero avere una conoscenza più approfondita dell’argomento.

Durante un corso di ricostruzione incidenti stradali che ho frequentato qualche tempo fa negli i USA , ovvero presso l’accademia della Polizia dello Stato di New York, durante le lezioni relative ad urto frontale tra due auto in aula ci hanno  mostrato un video relativo ad una puntata del programma televisivo” MythBusters”, un programma molto famoso e distribuito anche in Italia  con la serie” speciale demolizione”.

Mythbusters Anche se non trattavano in modo specifico l’urto frontale tra due auto uno dei due protagonisti principali  (Jamie Hynemann) ha dichiarato che, due camion che viaggiano a 80 Km/h (50 MPH) ciascuno e si scontrano frontalmente sono  soggetti ad una forza di collisione pari a quella che si genera urtando frontalmente   con o stesso camion  una parete di roccia a 160 km/h  (100MPH).

Aggiungo anche che, dopo le proteste degli ascoltatori ,  hanno ritenuto giusto dovuto fare una puntata di rettifica  dedicata all’urto frontale tra due auto per porre rimedio a tale grossolano errore!

Chiunque  abbia seguito un corso base di fisica ad esempio alle scuole superiori, dovrebbe  conoscere la risposta corretta a tale quesito generalmente  comune nella ricostruzione incidenti stradali

Le due collisioni rappresentate nei due diversi scenari sono del tutto equivalenti .

Nello scenario preso in esame, ovvero veicoli aventi uguale massa e velocità, non vi è assolutamente alcuna differenza nel collidere contro la  parete di roccia a 80 km / h oppure contro altro veicolo identico che  viaggia nella direzione opposta.La quantità di forza applicata al veicolo oggetto di analisi è la stessa in entrambe le situazioni .

In realtà, rispetto all’urto frontale tra due auto vi possono essere alcune differenze anche in funzione del fatto che la consistenza di una parete di roccia è molto diversa dalla consistenza di un veicolo, ma questo significa soltanto che colpire la  parete di roccia  sarà più grave che colpire l’altra autovettura, anche se forse con differenze non così apprezzabili .

Nella pratica quotidiana, mi capita di  rispondere al telefono e parlare con un cliente,  testimoniare in un aula di tribunale,confrontarmi con qualche titolato collega ma mi accorgo sempre più spesso che alcune persone semplicemente non intuiscono tale concetto fondamentale della fisica .

Comprensibilmente, molte persone non riescono ad andare oltre la semplificazione da ” uomo della strada”  che li induce a pensare che in un urto frontale tra due auto identiche  con medesima velocità , si debba avere anche una somma delle velocità e quindi  il doppio della forza .

Cosa dice Newton?

Urto frontale due atuovettureQuando il veicolo colpisce la  parete di roccia  a 80 km / h  (50 MPH), la  parete di roccia  esercita una forza grande abbastanza per fermare il veicolo proprio lì dove colpisce. In altre parole, il veicolo colpisce la  parete di roccia con un momento equivalente alla massa moltiplicato la sua velocità.

Inversamente , per la terza legge di Newton, al momento della collisione la  parete di roccia  esercita nella direzione opposta una forza equivalente a quella esercitata dal veicolo, causandone  quindi l’arresto della corsa .

Cioè, la  parete di roccia  genera una forza equivalente ai 80 km/h moltiplicato la massa del veicolo .

L’errore che si evidenzia nell’esempio della collisione frontale tra i due veicoli è quello di credere che questa forza applicata sia doppia, cioè equivalente a 160 km / h moltiplicato la massa del veicolo .

Nell’ urto frontale tra due auto , da dove viene creata tale forza esercitata su uno dei due veicoli ?

La risposta è dal secondo veicolo, ma… il secondo veicolo viaggia anche esso a 80 km / h ed ha la stessa massa del primo.

Quindi abbiamo due forze ovvero il  Veicolo 1  applica al Veicolo 2 la forza equivalente a 80 Km/h moltiplicato la sua massa, e viceversa . Questo fa sì che entrambi i veicoli si fermino sullo stesso punto dopo l’urto.

Allora da dove saltano fuori gli ulteriori 80 km/h moltiplicato la massa del veicolo ?

Il Veicolo 1 non può esercitare tale forza su se stesso in quanto la sta esercitando sul Veicolo 2 … Allora da dove viene?
La risposta  è  che tale forza addizionale non è venuta da nessuna parte perché la forza applicata al Veicolo 1 non è 160 km/h moltiplicato la massa , ma solo 80 km/h moltiplicato la massa.Ovvero la stessa forza esercitata nel secondo scenario durante la collisione contro il muro.

Un ulteriore spunto di riflessione circa l’urto frontale tra due auto nello scenario  in esame.

Se fosse stata applicata una forza equivalente a 160 chilometri all’ora moltiplicato la massa nella direzione opposta del Veicolo 1 , tale forza dopo la collisione, avrebbe dovuto generare sul veicolo 1 un cambio di direzione facendolo tornare indietro a 80 km / h.  viceversa sarebbe accaduto lo stesso al Veicolo 2. Ma questo nel nostro caso non si verifica.

Giocando con l’immaginazione, il veicolo 1 non “può  vedere” cosa colpisce, come fa a dire distinguere   quando  colpisce un muro in cemento  o il veicolo 2 ?

Il ” punto d’impatto ” rimane il medesimo con il veicolo stazionario su quel punto dopo l’ urto frontale tra due auto. Ovvero, tutto accade  esattamente con  le medesime modalità,a prescindere  che si collida contro il muro o contro il veicolo oggetto di ipotesi.Dal punto di vista del veicolo 1 , non c’è alcuna differenza .

Invece, se il “Veicolo 2” fosse stato fermo e fosse stato colpito dal “Veicolo 1” a 80Km/h,  ciò avrebbe fatto una grande differenza rispetto alla collisione contro la  parete di roccia .

Questo perché, in questo caso il “Veicolo 2” avente la stessa massa del “Veicolo 1″ ( anziché massa ” infinito” , come il muro in cemento armato ), sta applicando molto meno forza nei confronti del “Veicolo 1” .

Si impara solamente commettendo errori…è così che funziona.. che ci piaccia o no!

Come si può immaginare, l’argomento riguardante l’urto frontale tra due auto fornisce sempre nuovi spunti di riflessione, molti lettori ed appassionati della materia hanno continuato a scrivermi ed a  inviare le loro opinioni.

Nei giorni scorsi mi è capitato così per caso di rivedere lo show televisivo conosciuto come “Mythbusters” in particolare la puntata di rettifica dedicata all’argomento dell’urto frontale tra due auto ed ho  così ho deciso di  aggiungere un po’ di contenuto all’articolo già scritto a suo tempo.

La domanda?

Ma se due autovettura di uguale massa viaggiando alla medesima vecocità si urtano frontalmente a 80 Km/h (cica 50 MpH) è come se una sola delle due autovetture urtasse frontalmente un muro a 160 Km/h (100 MPH) ?

La risposta ?

L’ urto frontale tra due autovetture identiche, aventi le medesima massa, che viaggiano velocità ad esempio di 80 Km/h non equivale in nessun modo ad un urto frontale di una medesima autovettura che impatta un muro alla velocità di 160 Km/h. Ciò non è assolutamente vero ed è privo di coerenza con le leggi della fisica.

Perchè vi parlo dell’Exponent ?

Rivedendo la puntata del programma in televisione,  non ho potuto fare a meno di notare che, il luogo in cui sono stati realizzati gli esperimenti scientifici di crash test ad alta velocità, aveva per me  qualcosa di familiare.
Nella puntata  i protagonisti dello show descrivono la tecnologia e le straordinarie attrezzature di una  delle più estese piattaforme dedicate ai test di collisione ad alta velocità, ovvero il centro di ricerca Exponent di Phoenix in Arizona (USA).

Semplicemente perchè sono sempre stato convinto che è sempre meglio apprendere direttamente dalla fonte, ovvero presso i centri di sperimentazione e formazione più qualificati  al mondo nel campo della ricostruzione ed analisi degli incidenti stradali presenti negli stati Uniti d’America e in Germania.

Ivan Macella Exponent

Nel programma viene realizzato anche l’urto frontale tra due autovetture ,  guardando il video ho riconosciuto l’Exponent uno dei centri di realizzazione di crash test ad alta velocità ed analisi da me visitati nell’anno 2007. Durante uno dei miei viaggi negli Stati Uniti d’America dedicati al mio percorso di formazione e specializzazione, ho avuto modo di vistare il centro ed assistere ad alcune sperimentazioni tra le quali crash tet relativi ad urto frontale tra due auto. L’impegno intrapreso nel mio percorso di formazione  continua, mi ha condotto  nell’anno 2011 a sottopormi ad esame ed ottenere l’importante accreditamento ACTAR.

Crash test tra due autovetture

Sono sicuro che molti di coloro i quali  partecipano ai nostri  corsi di formazione e specializzazione dedicati alla ricostruzione degli incidenti stradali, vedendo il filmato dei Mythbusters,  relativo all’urto frontale tra due auto riconoscono in esso  la stessa ambientazione nella quale sono stati realizzati alcuni crashtest  utilizzati anche nel nostro materiale didattico per i corsi Forensiceye.

La prova sperimentale

Crash test alta velocità

In particolare, per ciò che riguarda il nostro caso specifico, le autovetture utilizzate nei crash test si muovono lungo un binario lungo circa 390 metri trainate da un cavo d’acciaio che scorre lungo il binario. Il cavo viene fatto scorrere grazie alla potenza di due motori che sviluppano circa 800 HP, ciò consente di condurre l’autovettura con precisione ed  a velocità elevate.

Qualche  metro  prima della collisione, il cavo viene “rilasciato” ed il veicolo continua con la sola inerzia verso il luogo dell’impatto nel nostro caso a circa 160 Km/h contro una parete d’acciaio.

I veicoli utilizzati nel crash test vengono dotati di una centralina per l’acquisizione dei dati derivati dalla collisione, ovvero di una vera e propria scatola nera che viene posizionata nel luogo dell’autovettura che presumibilmente risentirà meno dei danni derivanti dalla collisione. Opportunamente dotata di un telaio di protezione, in questo caso la scatola nera  viene saldata sul pianale posteriore dell’autovettura nel vano ruota di scorta.

scatola nera autovettura

Il sensore dell’accelerometro consente di acquisire le “decelerazioni” sui tre assi di rifermento “X,Y,Z”  trasmetterà i dati alla centralina (scatola nera) e nella circostanza è stato posizionato sul sedile posteriore lato passeggero.

sensore accelerometro tre assi

 

Collisione autovettura contro parete ad 80 Km/h.

Urto a 80 kmh

Risultati della collisione:

L’autovettura originariamente lunga circa 4.57 metri  a seguito della compressione delle proprie strutture ha subito una riduzione della sua lunghezza originale di circa un metro.

La decelerazione misurata dalla strumentazione fornisce un valore medio sull’asse longitudinale pari a circa 58 G.

Collisione autovettura contro parete ad 160 Km/h .

Urto a 160 kmh

Risultati della collisione:

L’autovettura originariamente lunga circa 4.57 metri  a seguito della compressione delle proprie strutture ha subito una riduzione della sua lunghezza originale di circa due metri.

La decelerazione misurata dalla strumentazione fornisce un valore medio sull’asse longitudinale pari a circa 185 G.

Comparazione dei valori ottenuti.

Raddoppiando la velocità di collisione  osserviamo che anche l’estensione longitudinale del danno (accorciamento della lunghezza del veicolo) è pressoché raddoppiata. Istintivamente si potrebbe pensare che moltiplicando per due la velocità di collisione otteniamo il doppio della severità del danno,

Inoltre  dati forniti dai sensori  indicano che  per la collisione ad 80 Km/h abbiamo un valore di decelerazione medio riferito all’asse longitudinale di circa 58 G mentre per la collisione al doppio della velocità,cioè a circa 160 Km/h abbiamo un valore di decelerazione medio riferito all’asse longitudinale di circa 185 G, circa il triplo rispetto alla collisione ad 80 km/h.

Ma la fisica semmai ci orienterebbe verso una situazione in cui  a parità di massa, raddoppiando la velocità di collisione dovremmo aspettarci il quadruplo della severità di danno energia cinetica , i dati dell’esperimento indicano invece che raddoppiando la velocità di collisione abbiamo ottenuto circa il doppio del danno ed il triplo di decelerazione..ma allora cosa succede?

Volendo semplificare possiamo assimilare la compressione della struttura dell’autovettura a seguito dell’impatto all’operazione che eseguiamo quando vogliamo schiacciare una lattina vuota tra  le  mani.

Avrete sicuramente notato che prendendo una lattina e comprimendola tra le mani, tale compressione mentre è piuttosto agevole all’inizio diventa sempre più difficile (maggiore resistenza alla compressione) man mano che riduciamo le dimensioni della lattina comprimendola.

 

Comparazione urto ad 80 ed a 160 kmh

(urto a 160 km/h —————– urto a 80 km/h)

Vi sono complesse  leggi della fisica che ci possono spiegare meglio ed in modo più accurato tale circostanza, ma non non bisogna essere in grado di lanciare un missile nello spazio per osservare in pratica i risultati del crash test relativi all’urto frontale tra due auto . La differenze e le conseguenze sui veicoli di un impatto a 80 km/h ed un impatto a 160 km/h sono evidenti, la domanda che ne consegue è:

Allora, in urto frontale tra due auto a 80km/h  i veicoli sembreranno come il veicolo che ha urtato  contro il muro a 160 km/h ?

A tale scopo, il test è stato effettuato riproducendo un urto frontale tra due auto utilizzando due veicoli analoghi alla velocità di 80 km/h (circa 50mph).

Collisione frontale a 80 kmh

Il risultato dell’esperimento è risultato già a prima vista del tutto evidente, l’urto frontale tra due auto alla velocità di 80 km/h evidenzia risultati simili  a quelli rilevati nell’urto frontale tra l’autovettura ed il muro ad 80 km/h e non con l’urto contro parete a 160 km/h.

Urto frontale a 80 kmh

Ulteriori dati ottenuti dalla lettura della centralina di registrazione dati di accelerazione (scatola nera) forniscono  un valore medio di accelerazione lungo l’asse longitudinale per il veicolo rosso pari a circa 52 G mentre per il veicolo giallo pari a circa 58 G, valori del tutto assimilabili a quelli rilevati nell’urto contro parete a 80km/h, medesimo discorso vale per l’ampiezza della deformazione del danno.

Conclusioni.

Coerentemente con quanto enunciato nella terza legge di Newton anche nell’ urto frontale tra due auto, “ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria”, possiamo definitivamente concludere affermando che nello scenario rappresentato:

1-  Il risultato della collisione di un  veicolo che urta  frontalmente contro un veicolo ad 80 km/h è analogo al risultato della collisione del  veicolo che urta frontalmente la parete ad 80 km/h.

2-  La collisione frontale tra  due veicoli  non è in nessun modo  assimilabile al veicolo che urta la parete al doppio della velocità ovvero a 16o km/h.

La semplicità con cui ho cercato di dare una spiegazione circa l’argomento dell urto frontale tra due auto,ha il solo scopo di fornire informazioni utili a sfatare alcuni luoghi comuni ovvero correggere alcune informazioni errate.

Certamente l’argomento offre sempre nuovi spunti di riflessione, per cui non esitate a comunicare le vostre opinioni, in ogni modo, l’argomento relativo all’urto frontale tra due auto, unitamente ad altri utili alla professione vengono affrontati in modo adeguato ed approfondito nei  nostri  corsi di formazione e specializzazione in ricostruzione della dinamica degli incidenti stradali.

Grazie per i vostro preziosi suggerimenti e commenti , comunque, ricordate che lo scopo principale dei miei articoli è quello di trattare argomenti relativi alla ricostruzione degli incidenti stradali sempre con il medesimo approccio di semplicità e chiarezza.

Facendo tesoro delle vostre domande, ho   iniziato a scivere una serie di articoli dedicati alla ricostruzione degli incidenti stradali, una guida di base per  aiutare il legale, il giudice, il sostituto procuratore o chiunque abbia bisogno di conoscere l’argomento anche per scegliere un consulente al quale affidare un incarico.

Calcolo velocità pre urto analisi quantità di moto.

 

 

 

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