Κωνσταντίνος Τζέκης: Τροχαία ατυχήματα - Εκτροπές αυτοκινήτων στις στροφές

Διαβάστε το άρθρο του Κωνσταντίνου Τζέκη: Δεν είναι λίγα τα ατυχήματα, που συμβαίνουν στη χώρα μας σε δρόμους, που  έχουν στροφές. Σαφώς, δεν υπάρχει δρόμος χωρίς στροφή, άλλοτε με ομαλή κλίση και με καμπύλη ανάλογη με τη επιτρεπόμενη ταχύτητα, άλλοτε με απότομη κλίση, με επίπεδη επιφάνεια, που φέρνει σε δύσκολη θέση τους οδηγούς και δοκιμάζει την ευστάθεια του αυτοκινήτου κι την ικανότητα του οδηγού.

Αλλά τι συμβαίνει στις στροφές; Ποιοί μηχανισμοί της φύσης αναγκάζουν το αυτοκίνητο να εκτραπεί; Τι είναι η φυγόκεντρος δύναμη;

Η φυσική διδάσκει ότι, κάθε σώμα, που περιστρέφεται, αναπτύσσεται πάνω του μια δύναμη, η οποία το σπρώχνει προς τα έξω και που ονομάζεται φυγόκεντρος δύναμη.

Όμοιο φαινόμενο παρατηρείται και στο αυτοκίνητο, όταν αυτό στρέφει το τιμόνι και διαγράφει καμπύλη τροχιά.

Η φυγόκεντρος δύναμη, που σπρώχνει το αυτοκίνητο προς τα έξω, προσδιορίζεται, κυρίως, από την ταχύτητα του αυτοκινήτου,  το βάρος του, και από την ακτίνα του κύκλου στην οποία ανήκει το τόξο, που διαγράφει το αυτοκίνητο.

Ερμηνεύοντας τον μαθηματικό τύπο της δύναμης αυτής βλέπουμε ότι η φυγόκεντρος δύναμη είναι ανάλογη προς το τετράγωνο της ταχύτητας. Δηλαδή, αν η ταχύτητα είναι 2,3,4,5,6 φορές μεγαλύτερη, η φυγόκεντρος δύναμη γίνεται 4.9.16.25.36 φορές μεγαλύτερη. Ουσιαστικά με την ίδια ταχύτητα, σε δρόμο με στροφή με μεγάλη καμπύλη η φυγόκεντρος δύναμη είναι μικρότερη από εκείνη που αναπτύσσεται σε δρόμο με κλειστή στροφή.

Όταν περιστρέφουμε με τα χέρια μας μια πέτρα δεμένη με μια κλωστή, αναπτύσσεται μια φυγόκεντρος δύναμη που σπρώχνει την πέτρα προς τα έξω. Όσο ταχύτερη γίνεται η περιστροφή, τόσο αυξάνει και η φυγόκεντρος δύναμη. Η αντοχή της κλωστής είναι καθορισμένη και αμετάβλητη. Η φυγόκεντρος δύναμη αυξάνει συνεχώς καθώς αυξάνεται η ταχύτητα. Επομένως όταν αυτή γίνει μεγαλύτερη από την αντοχή της κλωστής, η κλωστή θα κοπεί και η πέτρα θα πάψει να κινείται με καμπύλη τροχιά, κινούμενη ευθύγραμμα.

Το ίδιο ισχύει και στο αυτοκίνητο. Η τριβή του οδοστρώματος, η οποία ενεργεί όπως η κλωστή, έχει ορισμένη τιμή σε κάθε στροφή του δρόμου μη δυνάμενη να αυξηθεί  και είναι ίση προς το γινόμενο ( Βάρος του αυτοκινήτου επί τον συντελεστή τριβής που αυξάνεται η μικραίνει ανάλογα με την εγκάρσια  κλίση του δρόμου, την κατάσταση του, τις καιρικές συνθήκες κλπ).

Όμως η φυγόκεντρος δύναμη αυξάνει απεριόριστα εφ όσον αυξάνει  η ταχύτητα. Όταν η ταχύτητα θα γίνει μεγαλύτερη από τη δύναμη της τριβής, τότε θα την υπερνικήσει και θα εκτρέψει το αυτοκίνητο εκτός της οδού.

Θα εξαιρέσουμε βέβαια τους μυθικούς ακροβάτες του βολάν οι οποίοι με αστραπιαίες κινήσεις μπορούν να δέσουν το αυτοκίνητο στο δέντρο για να το συγκρατήσει.

Τριβή- Εγκάρσια κλίση- παράγων τριβής.

Η δύναμη που δρα αντίθετα προς την φυγόκεντρο δύναμη είναι η τριβή των τροχών επί του οδοστρώματος.

Παράδειγμα

Όχημα βάρους 1000 κιλών διαγράφει μια στροφή με ταχύτητα 60 χιλιομέτρων την  ώρα και ακτίνα καμπυλότητας 50 μέτρων και με συντελεστή τριβής 0,70 (κανονική οδός, στεγνή). Η φυγόκεντρος δύναμη  αναλύοντας σχετικό μαθηματικό τύπο είναι 576 κιλά. Αντίθετα η τριβή που ενεργεί αντίθετα είναι 700 κιλά. Συνεπώς το αυτοκίνητο δεν θα εκτραπεί. Αν όμως αυξήσουμε την ταχύτητα κατά δέκα χιλιόμετρα (αύξηση 16.66 %) η φυγόκεντρος δύναμη γίνεται 784 κιλά (αύξηση 36%) η οποία γίνεται μεγαλύτερη της τριβής και συνεπώς το αυτοκίνητο θα εκτραπεί. Σαφώς στην πραγματικότητα παίζει ρόλο η εγκάρσια κλίση της οδού, οι καιρικές συνθήκες, ο τύπος της ασφάλτου, οι πλάγιοι άνεμοι, η παρουσία πάγου, λαδιών, χαλικιών, βροχής που μειώνουν τον συντελεστή τριβής και αυξάνουν την πιθανότητα εκτροπής.

Παίζει, ουσιαστικά,  μικρό ρόλο η μάρκα του αυτοκινήτου και η ικανότητα του οδηγού. Λίγα πράγματα, αλλά σπουδαία  σώζουν το όχημα και τους επιβάτες. Η σύνεση του οδηγού να προβλέψει τον κίνδυνο και να μειώσει την ταχύτητα και η ευαισθησία των αρμοδίων να σχεδιάζουν συγχωρητικούς δρόμους, να σημαίνουν με ευαισθησία τα επικίνδυνα σημεία και  να προβαίνουν σε τεχνικές παρεμβάσεις σε περίπτωση αστοχιών.

Αλλά όταν ο οδηγός πατά ηδονικά το γκάζι που μυαλό να σκεφθεί λογικά. Εκείνη την ώρα είναι σούπερμαν, ατρόμητος, ανίκητος, άτρωτος.

Μέχρι που  αλαζονικά ή απρόσεκτα θα βρει μπροστά του μια στροφούλα.