Mi immagino la riunione: Una dozzina di ingegneri sono riuniti intorno a un tavolo per discutere della sicurezza delle automobili. Come possiamo proteggere le persone durante un incidente d’auto? Abbiamo già aggiunto le cinture di sicurezza e gli accartocciamenti alle auto. C’è qualcos’altro che possiamo includere? Un partecipante, a malincuore, alza la mano con un suggerimento: “Che ne dite di aggiungere un esplosivo nel volante?” Geniale. Questo è esattamente quello che faremo. Metteremo una bomba nell’auto e salverà delle vite.
Avevano ragione. Gli airbag sono esplosivi e gli airbag salvano la vita, ma è comunque un’idea folle.
L’idea originale dell’airbag automobilistico risale ai primi anni ’50. Non era esattamente un dispositivo alimentato da esplosivi. Si trattava di un gas compresso che veniva rilasciato per riempire un tipo di vescica. Questo design non funzionava molto bene, non era abbastanza veloce. Si scopre che l’unico modo per far gonfiare un airbag abbastanza velocemente da essere utile è con un esplosivo. Ok, tecnicamente è una reazione chimica che produce gas per riempire il sacchetto, ma è essenzialmente un’esplosione.
Quindi, quanto velocemente l’airbag deve gonfiarsi? Facciamo una stima approssimativa per ottenere il tempo minimo di gonfiaggio.
Ecco la situazione. È una bella giornata per un picnic. Andiamo a fare un picnic, va bene? Io porterò del cibo e tu puoi portare la coperta. Salite in macchina e guido io. Guidiamo e all’improvviso un cervo sulla strada! Sterzare! Schiantarsi contro un albero. Blam.
L’auto stava viaggiando solo a 35 miglia all’ora (15,6 metri al secondo) e quando si schianta contro l’albero, si ferma all’istante (che non è vero, ma abbastanza vicino). C’è un’altra cosa importante da stimare, la distanza dal guidatore al volante. Sarò generoso e la metterò ad un valore di 0,5 metri; probabilmente è inferiore a questo.
Ecco cosa succede. L’uomo sta viaggiando a 15,6 m/s all’interno di un’auto che si è appena fermata all’istante. L’air bag deve dispiegarsi prima che l’uomo si scontri con il volante fermo. Ora un po’ di fisica. Se assumiamo che non ci siano forze sull’uomo (dimentichiamo la cintura di sicurezza per ora), l’uomo avrà una velocità costante. Con questa velocità costante, possiamo calcolare il tempo di impatto usando solo la definizione di velocità media in una dimensione:
Utilizzando i valori di 15,6 m/s per la velocità e una distanza di 0,5 metri, ottengo un tempo di collisione di 0,032 secondi. Questo è un tempo super breve, come un battito di ciglia. OK, in realtà è meno del “battito di ciglia” che sembra durare circa 0,1 secondi. Ma aspettate! È ancora peggio. Questo tempo calcolato è il tempo che impiegherebbe l’essere umano per colpire il volante. Ma l’idea è che l’uomo colpisca invece un airbag. Ciò significa che non solo l’airbag deve gonfiarsi in questo tempo, ma diminuisce anche la distanza che la persona può percorrere. Diciamo che la distanza viene dimezzata, il che dimezza anche il tempo di gonfiaggio a circa 0,016 secondi.
Provare a gonfiare un palloncino in meno di un decimo di secondo. È praticamente impossibile. Ora provate a fare la stessa cosa per un sacchetto più grande in ancora meno tempo. Non si può fare con l’aria. L’unica risposta è un’esplosione che produce un gas per riempire l’airbag.
È ancora più folle di quanto si pensi. Immaginiamo cosa deve succedere per questa collisione (che è solo a 35 mph).
- L’auto colpisce l’albero.
- Qualcosa nella macchina deve rilevare una collisione. Ci deve essere un accelerometro che dice “oh ehi, penso che ci stiamo schiantando”
- Questo sensore invia un segnale all’airbag. L’airbag poi accende l'”esplosivo” all’interno.
- L’esplosione si espande e gonfia il sacco.
Tutto questo deve accadere prima che l’uomo colpisca il sacco. Pazzesco. OK, è vero che la cintura di sicurezza rallenta anche l’uomo durante la collisione. Questo darà all’airbag un po’ più di tempo per dispiegarsi. Questo è anche il motivo per cui dovresti indossare la cintura di sicurezza, anche se la tua auto ha un airbag. O meglio ancora, fate attenzione ai cervi sulla strada e guidate con prudenza.
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