Stimmt's? Gegen die Wand
"Ist eine Frontalkollision schlimmer als der Aufprall auf eine Wand?", fragt Thomas Liepold aus Altdorf
© China Photos/Getty Images
Crashtest: Ein Frontalzusammenstoß mit einem anderen Wagen ist nicht unbedingt schlimmer als ein Aufprall auf eine Wand
Es geht um zwei Szenarien: Erstens, ein Auto prallt zum Beispiel mit 50 Kilometern pro Stunde auf eine stehende Wand. Zweitens, es stößt frontal mit einem gleich schnellen Wagen gleicher Bauart zusammen. In welchem Fall sind die Auswirkungen schlimmer?
Viele Menschen meinen, der zweite Fall sei schlimmer, weil die »relative Geschwindigkeit« der kollidierenden Objekte doppelt so hoch ist. Aber dem liegt ein Denkfehler zugrunde.
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Serie: Stimmt's?
© Jeff J. Mitchell/Getty Images
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Richtig ist, dass die kinetische Energie der beiden Autos zusammen doppelt so groß ist wie die eines einzelnen Wagens. Diese Energie wird in verformtes Blech umgesetzt. Bei der Frontalkollision wird doppelt so viel Blech gefaltet, für das einzelne Auto bleibt die Energiebilanz gleich.
Wie schlimm die Sache für den Fahrer ist, hängt ab von der negativen Beschleunigung, die er beim Zusammenstoß erfährt. Da die Mauer sich praktisch nicht bewegt, ist der »Bremsweg« genau die Strecke, um die sich das Fahrzeug beim Zusammenstoß verkürzt. Je länger diese Knautschzone ist, umso glimpflicher verläuft der Unfall. Einen Frontalzusammenstoß gleicher Massen kann man sich so vorstellen, dass sich beide Autos an der Stelle des Kontakts auffalten – so, als würde an dieser Stelle eine Wand stehen.
All das gilt natürlich nur für gleich schwere und gleich schnelle Autos. Stößt man mit einer größeren oder schnelleren Masse zusammen, etwa einem Lkw, dann sind die Folgen beim Frontalzusammenstoß erheblich schlimmer.
Die Adressen für »Stimmt’s«-Fragen: DIE ZEIT, Stimmt’s?, 20079 Hamburg oder stimmts@zeit.de . Das »Stimmt’s?«-Archiv: www.zeit.de/stimmts
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- Datum 20.08.2010 - 15:04 Uhr
- Serie Stimmt's
- Quelle DIE ZEIT, 19.08.2010 Nr. 34
- Kommentare 12
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Es stört mich, dass hier von Denkfehler geredet wird. Am Schluss wird ja selbst alles wieder relativiert (Masse, Geschwindigkeit). Dazu kommen noch, genauso wichtig, die Aufprallwinkel (Vektoren), und andere Faktoren, so dass wahrscheinlich auch ein Physiker nicht ganz einfache Antworten parat hat (im Falle eines realistischen, nicht idealistischen Aufpralls). Hier von Denkfehler zu reden ist selbst ein Fehler, da der Normalsterbliche eben nicht vom idealen, sondern vom vorstellbar realistischen Fall ausgeht. Uebrigens: wie steht es eigentlich mit dem Impulssatz in diesem Fall?
Der Normalsterbliche stellt sich den Versuchaufbau eben doch idealistisch vor. Hier die ideale Wand absolut frontal genommen, im Vergleich zu zwei perfekt auf einander ausgerichten Autos. Dass beide Unfalltypen in der Realität selten so perfekt ablaufen werden, ist zwar jedem klar, aber eine andere Betrachtung. Bei dieser Frage will man aber wissen, wie es sich im Prinzip verhält - unter idealen, nicht realistischen Voraussetzungen.
Wenn man die Frage so stellt, was (beim perfekten Versuchsaufbau) schlimmer knallt, liegt der simple Denkfehler nahe, wie im Artikel beschrieben.
Naja, unter "frontal" und "gleiche Bauart" stelle ich mir schon vor, dass beide Autos gleich schwer sind und gleich deformieren.
Was den Impuls betrifft (wohl vor allem die Impulserhaltung): man macht hier gerne den Fehler, die Geschwindigkeit als skalare Größe zu betrachten, was sie aber nicht ist. Die zwei Autos, die frontal aufeinanderprallen, haben jeweils einen Impuls, die Summe beider Impulse ist jedoch Null (Impuls = Masse mal Geschwindigkeit, Gesamtimpuls ist also m1v1 m2v2, aber da v1=-v2 und m1=m2 ....)
Beim Aufprall auf die Mauer scheint der Impuls des Autos verloren zu gehen - tatsächlich überträgt er sich jedoch auf die Mauer und die "daranhängende" Erde (wenn die Mauer nicht, wie im Bild, kaputtgeht). Jenachdem ob das Auto nach Westen oder nach Osten gefahren ist werden also nach dem Aufprall die Tage etwas kürzer oder länger. (Natürlich mußte das Auto vorher beschleunigt werden, dies hatte den gegenteiligen Effekt, wir können die Tage also nicht dauerhaft verlängern indem wir nur genügend Autos gegen Mauern fahren lassen ....)
"Richtig ist, dass die kinetische Energie der beiden Autos zusammen doppelt so groß ist wie die eines einzelnen Wagens."
Dass die kinetische Energie zweier Autos mit gleicher relativer Geschwindkeit somit doppelt so hoch wäre wie die eines einzelnes Wagens mit dieser gleichen "absoluten" Geschwindigkeit ist leider schlichtweg falsch.
Die Mauer kann man auch als stehendes Auto betrachten.
Dann ist es schlimmer, wenn ein beschleunigtes Auto mit z.B. 50km/h auf das stehende Auto fährt, als wenn 2 Autos mit je 25km/h aufeinander aufprallen.
Die Geschwindigkeit geht zum Quadrat in die kinetische Energie ein, E=0.5*m*v², womit bei gleicher Masse ja klar sein sollte: 50²>2*25².
Die potentielle Energie zweier Wagen ist doppelt so groß wie die eines einzelnen Wagens, jedoch muss man ja auch die potentielle Energie der Mauer noch einbeziehen.
Somit würde ich das Problem wie folgt zusammenfassen:
Aufgrund der Annahme, dass Mauer und Auto gleiche potentielle Energie besitzen, sollte ein Aufprall auf eine Mauer aufgrund der quadratischen Geschwindigkeit eine höhere Gesamtenergie haben. Damit ist solch ein Aufprall wohl verheerender als 2 aufeinander frontal auftreffende Wagen.
Geht man davon aus, dass nun zwei Wagen mit einer Geschwindigkeit aufeinander zu fahren wie ein Wagen auf eine Mauer, dann ist zwar die kinetische Energie der zwei Wagen doppelt so hoch, aber die Verformungsenergie überträgt sich bei dem Frontalaufprall direkt zur Hälfte je auf ein Auto und ist somit nur dann so groß wie die Verformungsenergie auf das einzelne Auto (welches auf die Wand aufprallt), falls die Wand keine Veränderung erfährt. Nehme ich an, dass die Wand die gleiche Masse und Material wie das Auto hat, so sollte klar sein, dass auch die Verformungsenergie auf Auto und "Wand" verteilt nur je die Hälfte ist, die auf die 2 Autos mit Frontalaufprall wirkt. Anders kann man diesen Fall gar nicht vergleichen, da man sonst einen Aufprall mit anderen Massen, Materialen etc. nicht genau voraussagen kann. Somit kann man sagen, dass "in der Regel ein Frontalaufprall zweier Autos schlimmer als ein Aufprall eines Autos auf eine Wand" sei, wenn man Massen und Material als gleich annimmt. Man will ja nicht Äpfel und Birnen vergleichen oder?
Den im Text angesprochenen Denkfehler kann ich absolut nicht anerkennen.
Mal ehrlich, wer bewertet die Kommentare und macht die Empfehlungen? Da wird von potentieller Energie geredet, die etwas völlig anderes ist als die Kinetische!
Zur Sache: Die Wand kann zerstört werden beim Aufprall, dadurch können Vor-/ Nachteile für den Fahrer entstehen. Beim Frontalaufprall besteht das Risiko, dass lose Gegenstände aus dem einen Auto zum Zeitpunkt des Aufpralls durch die Windschutzscheibe durchschießen und den Fahrer des anderen Autos zusätzlich gefährden können.
Ansonsten kann ich mich nur Nummer7 anschließen, der Frontalzusammenstoß ist doppelt so schlimm, weil doppelt so viele Menschen beteiligt sind.
Geht man davon aus, dass nun zwei Wagen mit einer Geschwindigkeit aufeinander zu fahren wie ein Wagen auf eine Mauer, dann ist zwar die kinetische Energie der zwei Wagen doppelt so hoch, aber die Verformungsenergie überträgt sich bei dem Frontalaufprall direkt zur Hälfte je auf ein Auto und ist somit nur dann so groß wie die Verformungsenergie auf das einzelne Auto (welches auf die Wand aufprallt), falls die Wand keine Veränderung erfährt. Nehme ich an, dass die Wand die gleiche Masse und Material wie das Auto hat, so sollte klar sein, dass auch die Verformungsenergie auf Auto und "Wand" verteilt nur je die Hälfte ist, die auf die 2 Autos mit Frontalaufprall wirkt. Anders kann man diesen Fall gar nicht vergleichen, da man sonst einen Aufprall mit anderen Massen, Materialen etc. nicht genau voraussagen kann. Somit kann man sagen, dass "in der Regel ein Frontalaufprall zweier Autos schlimmer als ein Aufprall eines Autos auf eine Wand" sei, wenn man Massen und Material als gleich annimmt. Man will ja nicht Äpfel und Birnen vergleichen oder?
Den im Text angesprochenen Denkfehler kann ich absolut nicht anerkennen.
Mal ehrlich, wer bewertet die Kommentare und macht die Empfehlungen? Da wird von potentieller Energie geredet, die etwas völlig anderes ist als die Kinetische!
Zur Sache: Die Wand kann zerstört werden beim Aufprall, dadurch können Vor-/ Nachteile für den Fahrer entstehen. Beim Frontalaufprall besteht das Risiko, dass lose Gegenstände aus dem einen Auto zum Zeitpunkt des Aufpralls durch die Windschutzscheibe durchschießen und den Fahrer des anderen Autos zusätzlich gefährden können.
Ansonsten kann ich mich nur Nummer7 anschließen, der Frontalzusammenstoß ist doppelt so schlimm, weil doppelt so viele Menschen beteiligt sind.
Geht man davon aus, dass nun zwei Wagen mit einer Geschwindigkeit aufeinander zu fahren wie ein Wagen auf eine Mauer, dann ist zwar die kinetische Energie der zwei Wagen doppelt so hoch, aber die Verformungsenergie überträgt sich bei dem Frontalaufprall direkt zur Hälfte je auf ein Auto und ist somit nur dann so groß wie die Verformungsenergie auf das einzelne Auto (welches auf die Wand aufprallt), falls die Wand keine Veränderung erfährt. Nehme ich an, dass die Wand die gleiche Masse und Material wie das Auto hat, so sollte klar sein, dass auch die Verformungsenergie auf Auto und "Wand" verteilt nur je die Hälfte ist, die auf die 2 Autos mit Frontalaufprall wirkt. Anders kann man diesen Fall gar nicht vergleichen, da man sonst einen Aufprall mit anderen Massen, Materialen etc. nicht genau voraussagen kann. Somit kann man sagen, dass "in der Regel ein Frontalaufprall zweier Autos schlimmer als ein Aufprall eines Autos auf eine Wand" sei, wenn man Massen und Material als gleich annimmt. Man will ja nicht Äpfel und Birnen vergleichen oder?
Den im Text angesprochenen Denkfehler kann ich absolut nicht anerkennen.
Es geht doch um die Frage was passiert, wenn ein Auto gegen eine _Wand_ fährt. Eine Wand stellt man sich bei solchen Gedankenexperimenten im allgemeinen als eine starre ebene Begrenzung vor, die nicht nachgibt, nicht herumhopst, keine 'potentielle Energie' hat und auch ganz gewiss nicht die Masse und Material eines Autos.
Was bei einem Aufprall auf ein entgegenkommendes Auto gegenüber dem Aufprall auf eine Wand passiert und wie die Energie jeweils umgesetzt wird, ist im Artikel sehr einleuchtend beschrieben. Wo sollte da ein unzulässiger Vergleich von 'Äpfeln und Birnen' sein?
Wenn die Wand gleiche Masse und Material wie das Auto hätte, würde die ursprüngliche Frage lauten: 'Ist eine Frontalkollision schlimmer als der Aufprall auf ein stehendes Auto?'
Da wäre die Antwort aber trivial und würde wohl kaum in dieser Rubrik erörtert werden.
nehmen Sie bei ihren Gedankenexperimenten als Mauer also einen Potentialwall an, dessen potentielle Energie unendlich hoch ist, nicht "keine Potentielle Energie hat" - das genaue Gegenteil ist der Fall!
Dann wurde ich sagen, dass ein Aufprall auf eine Wand genauso schlimm ist wie ein Frontalaufprall zweier Wagen mit der gleichen Geschwindigkeit. Nur die kinetische Energie des Autos wuerde in Verformungsenergie umgewandelt.
Genauso verhaelt es sich bei 2 frontal aufeinanderprallenden Autos. Im Text bereits beschrieben: Doppelte kinetische Energie, doppelte Verformungsenergie, aber auch doppeltes Material zum verformen.
Es geht doch um die Frage was passiert, wenn ein Auto gegen eine _Wand_ fährt. Eine Wand stellt man sich bei solchen Gedankenexperimenten im allgemeinen als eine starre ebene Begrenzung vor, die nicht nachgibt, nicht herumhopst, keine 'potentielle Energie' hat und auch ganz gewiss nicht die Masse und Material eines Autos.
Was bei einem Aufprall auf ein entgegenkommendes Auto gegenüber dem Aufprall auf eine Wand passiert und wie die Energie jeweils umgesetzt wird, ist im Artikel sehr einleuchtend beschrieben. Wo sollte da ein unzulässiger Vergleich von 'Äpfeln und Birnen' sein?
Wenn die Wand gleiche Masse und Material wie das Auto hätte, würde die ursprüngliche Frage lauten: 'Ist eine Frontalkollision schlimmer als der Aufprall auf ein stehendes Auto?'
Da wäre die Antwort aber trivial und würde wohl kaum in dieser Rubrik erörtert werden.
nehmen Sie bei ihren Gedankenexperimenten als Mauer also einen Potentialwall an, dessen potentielle Energie unendlich hoch ist, nicht "keine Potentielle Energie hat" - das genaue Gegenteil ist der Fall!
Dann wurde ich sagen, dass ein Aufprall auf eine Wand genauso schlimm ist wie ein Frontalaufprall zweier Wagen mit der gleichen Geschwindigkeit. Nur die kinetische Energie des Autos wuerde in Verformungsenergie umgewandelt.
Genauso verhaelt es sich bei 2 frontal aufeinanderprallenden Autos. Im Text bereits beschrieben: Doppelte kinetische Energie, doppelte Verformungsenergie, aber auch doppeltes Material zum verformen.
Man nehme die linke Hand und drücke sie mit der Handinnenseite gegen die Handinnenseite der rechten Hand. Wenn beide Hände gleich stark drücken, bewegt sich nichts.
Kräftegleichgewicht.
Wenn man nun mit der gleichen Kraft gegen eine Wand drückt, und sich nichts bewegt, mit welcher Kraft "drückt die Wand dann zurück"?
Ich denke, daß es hier nur um die Frage der Kraftvektoren geht und nicht um die Verformungsarbeit...
...bei Chrashtests werden, meines Wissens, sowieso Wände genommen, an denen ein Material befestigt ist, daß ein Auto entsprechend simulieren soll.
Bei den vorigen Überlegungen ging es wohl nur um physikalische Überlegungen rund um den Impuls, der übertragen wird und in Kräfte auf die Insassen gewandelt wird.
Mal distanziert betrachtet:
Fällt dabei denn niemanden auf, dass bei Frontalkollision zweier Fahrzeige im schlimmsten Fall beide Besatzungen betroffen sind?
Ist für mich deutlich schlimmer, wenn ein Überholer oder Geisterfahrer eine entgegenkommende Familie erwischt als wenn er sich nur selbst vor den Baum setzt.
Es war ja die Frage, was "schlimmer" ist.
Mal ehrlich, wer bewertet die Kommentare und macht die Empfehlungen? Da wird von potentieller Energie geredet, die etwas völlig anderes ist als die Kinetische!
Zur Sache: Die Wand kann zerstört werden beim Aufprall, dadurch können Vor-/ Nachteile für den Fahrer entstehen. Beim Frontalaufprall besteht das Risiko, dass lose Gegenstände aus dem einen Auto zum Zeitpunkt des Aufpralls durch die Windschutzscheibe durchschießen und den Fahrer des anderen Autos zusätzlich gefährden können.
Ansonsten kann ich mich nur Nummer7 anschließen, der Frontalzusammenstoß ist doppelt so schlimm, weil doppelt so viele Menschen beteiligt sind.
Man muss immer die Gesamtenergie betrachten, da nur diese erhalten ist.
Und die Gesamtenergie setzt sich aus potentieller und kinetischer Energie (zumindest rein theoretisch betrachtet, es koennen noch mehrere Energieformen sein) zusammen.
Die potentielle Energie muss hier ebenfalls in die Ueberlegung mit einbezogen werden, da diese Rueckschluesse auf die Verformungsenergie gibt, eben wegen der Energieerhaltung.
Die Verformungsenergie war ja der Anhaltspunkt fuer den "Schaden des Autos".
Man muss immer die Gesamtenergie betrachten, da nur diese erhalten ist.
Und die Gesamtenergie setzt sich aus potentieller und kinetischer Energie (zumindest rein theoretisch betrachtet, es koennen noch mehrere Energieformen sein) zusammen.
Die potentielle Energie muss hier ebenfalls in die Ueberlegung mit einbezogen werden, da diese Rueckschluesse auf die Verformungsenergie gibt, eben wegen der Energieerhaltung.
Die Verformungsenergie war ja der Anhaltspunkt fuer den "Schaden des Autos".
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