Accélération vers force : ce qu'un choc charge vraiment
Ce que fait ce calcul
Il multiplie une accélération par la masse accélérée, ce qui donne la force nécessaire pour la produire. Un occupant de 75 kg décélérant à 300 m/s² — un choc frontal assez ordinaire, et un peu plus de trente fois l'accélération de chute libre — subit une force de 22 500 N. Cette valeur est celle autour de laquelle la ceinture, le prétensionneur et les points d'ancrage sont tous conçus.
Pourquoi les forces de choc dépassent tellement le poids
Un occupant immobile exerce sur son siège une force égale à son poids, soit environ 735 N. Le même occupant dans un choc est décéléré à bien des fois la gravité sur une distance très courte, et chaque multiple de la gravité multiplie la force. Toute la raison d'être d'une zone de déformation est d'allonger la distance sur laquelle cette décélération se produit, car étaler le même changement de vitesse sur plus de temps et de distance abaisse l'accélération, et abaisse la force avec elle.
m/s² en newtons pour un occupant de 75 kg
Chaque ligne est calculée pour une masse de 75 kilogrammes, valeur courante de mannequin d'essai de choc. Pour un autre occupant, multipliez la valeur de la ligne par sa masse divisée par soixante-quinze ; le convertisseur interactif ci-dessus accepte directement toute masse, en kilogrammes, en grammes ou en tonnes.
| Mètre par seconde carrée (m/s²) | Newton (N) |
|---|---|
| 0.1 | 0.1 |
| 1 | 1 |
| 2 | 2 |
| 5 | 5 |
| 9.80665 | 9.80665 |
| 10 | 10 |
Pourquoi la ceinture s'allonge, et pourquoi c'est voulu
Une ceinture qui ne s'allongerait pas du tout arrêterait l'occupant presque instantanément, ce qui signifie une accélération énorme et une force énorme. Les ceintures réelles sont tissées pour se détendre un peu sous charge, et les limiteurs d'effort laissent filer une quantité contrôlée de sangle. Les deux font le même travail que la zone de déformation : convertir une très grande force sur une très courte distance en une force plus petite sur une distance plus longue.
La gravité comme mètre étalon
Les accélérations de choc se citent habituellement en multiples de g, et le sélecteur d'unité propose la gravité standard précisément pour cela. Une décélération de 30 g vaut 294 m/s², et la force sur un occupant de 75 kg vaut alors trente fois son poids — environ 22 kN, un nombre que l'on peut comparer directement à la résistance de la visserie de fixation.
Questions fréquentes
Comment convertir une accélération en force ?
Multipliez l'accélération en mètres par seconde carrée par la masse en kilogrammes. Une accélération de 5 m/s² appliquée à 2 kg réclame 10 N. La relation est le principe fondamental de la dynamique, exactement tel qu'on l'écrit d'ordinaire, F = m·a.
Quelle force un choc à 30 g impose-t-il à une personne ?
À peu près trente fois son poids. Pour un occupant de 75 kg, cela fait environ 22 kN, soit 22 500 N. Le chiffre exact dépend du profil de décélération, et c'est pourquoi les mesures réelles proviennent d'essais de choc instrumentés plutôt que d'un nombre unique.
Pourquoi une zone de déformation plus longue réduit-elle la force ?
Parce que la même réduction de vitesse étalée sur plus de distance prend plus de temps et implique donc une accélération plus faible. La force étant proportionnelle à l'accélération à masse constante, abaisser l'accélération abaisse la force dans la même proportion.
Un g vaut-il 9,80665 m/s² ?
Oui, c'est la valeur standard par définition, et elle est proposée comme unité dans le sélecteur. C'est l'accélération que subit un objet en chute libre près de la surface terrestre, et c'est le mètre étalon naturel pour décrire les charges de choc.
Et le pied par seconde carrée ?
Il est disponible dans le sélecteur pour les relevés issus d'instruments américains. Un pied par seconde carrée vaut 0,3048 m/s² : une valeur citée dans cette unité se convertit donc en un nombre plus petit de mètres par seconde carrée.