Die Auswirkungen des Momentums verlangsamen
Bei der Fahrt eines Fahrzeugs mit beliebiger Geschwindigkeit ist eine Impulswirkung vorhanden. Bei einem Aufprall oder einer plötzlichen Bremsung kann es durch die plötzliche Impulsänderung des Fahrzeugs, seiner Passagiere und der Ladung zu Verletzungen und Schäden kommen. Aus diesem Grund haben Automobilhersteller zahlreiche Sicherheitsvorrichtungen wie Sicherheitsgurte, Airbags, gepolsterte Armaturenbretter und Knautschzonen entwickelt, um alle Insassen bei einem Unfall zu schützen.
Sicherheitsgurte und Airbags sind wichtige Vorrichtungen, da sie dazu dienen, den Körper allmählich abzubremsen. Durch eine allmählichere Verlangsamung werden bei einem Aufprall die auf die Karosserie einwirkenden Kräfte verringert. Der Einbau von Sicherheitsgurten und Airbags in Fahrzeuge ist gesetzlich vorgeschrieben und in vielen Staaten wird die Sicherheitsgurtpflicht durchgesetzt, um den Schutz der Fahrzeuginsassen zu gewährleisten.
Gepolsterte Armaturenbretter sind Sicherheitsmerkmale, die dem Fahrer eine Möglichkeit bieten, sich zu schützen, falls ein Airbag nicht ausgelöst wird. Durch das Auftreffen auf die Polsterung statt auf das Armaturenbrett werden die Kräfte, die bei einem Aufprall auf den Körper wirken, reduziert. Diese Eigenschaft hat einen enormen Einfluss auf die Schwere von Kopfverletzungen bei Autounfällen.
Knautschzonen wurden erstmals 1952 von Béla Barényi entwickelt, der für Daimler-Benz arbeitete. Er entwarf ein Auto mit speziellen Bereichen, die nachgeben und die bei einem Aufprall freigesetzte kinetische Energie absorbieren könnten. Diese Zonen werden immer noch von Automobilingenieuren entworfen und genutzt. Fahrzeuge sind so konstruiert, dass sie bei einem Aufprall kontrolliert zusammenbrechen und die Aufprallkraft absorbieren und umleiten. Knautschzonen befinden sich in der Regel im Front- und Heckbereich der Fahrzeuge.
Tipps für Lehrer
Machen Sie den Schülern klar, dass keines der in dieser Lektüre erwähnten Geräte die Dynamik des Autos verringert oder die Aufprallkräfte, die bei Kollisionen auftreten, direkt reduziert. Stattdessen steuern diese Geräte die Aufprallkräfte, sodass ihre Folgen minimiert werden. Beispielsweise ist ein Airbag in einem Fahrzeug so, als würde man bei der Aktivität „Exploring Velocity“ einen aufgeblasenen Ballon zwischen dem Roboter und dem Ball platzieren. Der Ballon könnte einen Teil der Aufprallkräfte vom Ball weggeleitet und so die zurückgelegte Distanz verringert haben. Dies ist vergleichbar mit der Art und Weise, wie ein Airbag bei einem Aufprall den Kopf der Passagiere vor schädlichen Stößen gegen die Innenausstattung eines Autos schützt.
Diskussion anregen
F: Früher waren Autos aus Stahl und hatten wenig Polsterung. Was hat Ihrer Meinung nach dazu geführt, dass zusätzliche Anforderungen an die Sicherheitsausstattung von Autos gestellt wurden?
A: Die Schüler sollten Nackenverletzungen (Schleudertrauma) und Kopfverletzungen (Gehirnerschütterungen, Hirnschäden) sowie eine hohe Zahl tödlicher Autounfälle erwähnen.
F: Wie schützen Sie die Sicherheitsfunktionen eines Fahrzeugs?
A: Die Schüler sollten darauf hinweisen, wie Airbags und Sicherheitsgurte sie davor schützen können, gegen das Armaturenbrett oder durch die Windschutzscheibe geschleudert zu werden. Die Knautschzone mildert die Auswirkungen des Aufpralls auf den menschlichen Körper.
F: Welche Sicherheitsvorkehrungen haben Ingenieure zum Schutz kleinerer Kinder entwickelt und warum?
A: Das Design spezieller Autositze ermöglicht die richtige Positionierung des Sicherheitsgurts, um das Kind besser zu schützen.
Erweitern Sie Ihr Lernen
Um diese Aktivität auszuweiten, bitten Sie Ihre Schüler, Sicherheitsfunktionen wie die oben genannten auch bei anderen Fahrzeugtypen (verschiedene Flugzeugtypen, Space Shuttles, Hubschrauber usw.) genauer zu untersuchen. Sie können außerdem die Crashtestmethoden untersuchen, mit denen Ingenieure die Grenzen von Sicherheitsmerkmalen ausloten.