4. Desarrollo de la tarea
Javier sabe que cuando fue golpeado por el otro coche su cuerpo experimentó un cambio en su momento lineal y esto le hizo salir despedido hacia adelante, pero no tiene muy claro como el airbag actúa para evitar lesiones graves en el cuerpo. Su profesor le ha dicho que el secreto está disminuir la fuerza de frenado aumentando el tiempo de impacto. Como esto no le queda muy claro le ha sugerido que vea el siguiente vídeo.
Javier ha decidido realizar un experimento similar al del vídeo para comprobar la veracidad de lo que ha visto. Se dispone a dejar caer dos huevos de igual masa (70 g) desde una altura de 10 m, uno de ellos caerá sobre el suelo y el otro caerá sobre un trampolín elástico. Ha medido los tiempos de impacto obteniendo 0,1 s y 0,65 s respectivamente. El resultado era previsible en el primer caso (el huevo se rompió al chocar contra el suelo), sin embargo en el segundo caso el huevo ha resultado intacto. Si suponemos que tras el impacto la velocidad es cero determina:
- ¿Velocidad antes del impacto?
- ¿Cuál es la variación del momento lineal en ambas colisiones?
- ¿Cuál será la fuerza de frenado en ambos casos?
- Serías capaz de dar una explicación científica del funcionamiento de un Airbag a la luz de esta experiencia.
Javier es consciente de que los muelles juegan un papel fundamental en el caso del trampolín elástico.
- Si el sistema está sujeto por dos muelles de constante elástica k= 100 N/m, determina la elongación de los muelles en el momento del impacto.
- ¿Qué efecto crees que tendría sobre el huevo el aumento del valor de la constante elástica?
- En consecuencia, ¿en un coche interesa utilizar una amortiguación ligera o tal vez más dura?
Uno de los detalles que aún no están claros para Javier es saber como terminaron los dos coches en mitad del cruce. La guardia civil ha reconstruido el accidente para determinar la velocidad del impacto a partir de los restos que dejaron los coches sobre el asfalto y las distancias entre los mismos. Han llegado a la conclusión que el coche de Javier fue golpeado con una velocidad de 30 m/s por el camión de reparto que tenía una masa de 1800 kg. Si el coche de Javier tenía una masa de 900 kg y ambos quedaron enganchados tras el impacto
- ¿Con qué velocidad salieron los dos vehículos tras el impacto?
- Si Javier piso el freno con todas su fuerzas y las huellas en el asfalto indican que se desplazaron durante 10 m ¿Cuál fue la fuerza de frenado?