Calculateur d'accident de voiture

Notre calculateur d'accident de voiture est un outil que vous pouvez utiliser pour estimer la force G (généralement indiquée par g) qui agit sur vous lors d'un accident de voiture. Tout le monde sait que les collisions automobiles sont très dangereuses, mais quelle est la physique derrière les accidents de voiture ? Peut-on en prédire les conséquences ? La réponse est à la fois oui et non. Les dommages causés lors d'un accident peuvent être graves et dépendent de nombreux facteurs.

• La vitesse de la voiture : plus la vitesse est élevée, plus la force d'impact est importante.
• La ceinture de sécurité : ce calculateur vous montrera que les ceintures de sécurité peuvent vous sauver la vie.
• L'airbag : un autre élément qui peut protéger votre vie.
• Le type de voiture : vous avez plus de chances de survivre à un accident si votre voiture est plutôt grande.
• La présence d'un obstacle : les conséquences de l'accident sont différentes lorsque l'on heurte un buisson ou un arbre.

L'on ne peut pas calculer avec précision si vous survivrez à l'accident ou non, mais il est possible d'en estimer les conséquences. Que se passe-t-il si vous roulez à une vitesse de $30\ \mathrm{km}\cdot \rm{h}^{-1}$ (une autre façon d'écrire $\rm{km/h}$) et que vous vous arrêtez soudainement ? Imaginez qu'un bloc de 7 tonnes repose sur votre poitrine. Oui, c'est presque la même sensation. Récemment, la NHTSA (abbréviation anglaise de National Highway Traffic Safety Administration), une agence fédérale américaine chargée de la sécurité routière, a effectué de nombreux tests de collision sur des mannequins. Sur la base de ces tests, il est possible de faire quelques approximations sur la vitesse à laquelle vous pouvez mourir dans un accident de voiture.

Dans ce calculateur d'accident de voiture, nous expliquons comment calculer la force d'impact dans les accidents de voiture, et comment les ceintures de sécurité et les airbags peuvent vous protéger. Vous découvrirez qu'ils peuvent augmenter considérablement vos chances de survie. Vous pouvez découvrir la définition de la force d'impact et l'équation de la force d'impact dans le paragraphe suivant.

Même si vous n'avez pas de permis de conduire, vous saurez sans doute qu'il est impossible d'arrêter une voiture immédiatement. Le temps de freinage dépend du temps de réaction du conducteur et de la distance d'arrêt. L'énergie cinétique est dispersée beaucoup plus vite lorsque l'on heurte un arbre que dans l'eau. Par conséquent, les accidents impliquant un arbre sont parmi les plus dangereux.

La force d'impact est la force totale exercée sur un objet lors d'une collision. Pour dériver l'équation de la force d'impact, vous pouvez considérer la loi de conservation de l'énergie. Au départ, un objet en mouvement possède une énergie cinétique qui se réduit à zéro après la collision. Cela veut dire que l'objet s'arrête. Pour respecter la loi de conservation, la diminution d'énergie cinétique se traduit par la génération d'une force d'impact. Voici l'équation pour calculer la force d'impact :

où :

• $F$ – la force d'impact moyenne
• $m$ – la masse de l'objet
• $v$ – la vitesse initiale de l'objet
• $d$ – la distance parcourue lors d'une collision

Consultez le calculateur de travail 🇺🇸 ou le calculateur de travail et de puissance 🇺🇸 pour vous familiariser avec le concept de travail en physique et pour découvrir comment il est lié à la notion d'énergie.

Ce qui peut vous surprendre, c'est que majeure est la distance d'arrêt, mineure est la force d'impact. Vous trouverez ci-dessous une version réécrite de l'équation, qui vous aidera à mieux comprendre. Cette fois-ci, nous utilisons le temps de collision, $t$, au lieu de la distance, $d$.

Il s'agit d'un cas particulier de formule de la quantité de mouvement, décrite dans le calculateur d'impulsion et de quantité de mouvement 🇺🇸. Vous savez maintenant que la force d'impact diminue en fonction de l'augmentation du temps de collision.

Pensons, par exemple, à quand nous sautons en l'air. La surface d'un trampoline étant plus extensible, lorsque nous sautons, le temps de collision est prolongé par rapport à un saut normal, puisque la force d'impact exercée sur nos jambes est moindre.

Les voitures sont conçues pour s'écraser au moment de l'impact, ce qui prolonge la durée de la collision, en réduisant la force de l'impact. C'est pourquoi elles ne peuvent pas être trop durables.

Les formules de la force d'impact que nous avons mentionnées ci-dessus décrivent une collision idéale entre deux objets. Dans la vie réelle, le calcul est beaucoup plus complexe, car l'être humain qui est dans la voiture rentre en jeu. Il est néanmoins possible d'estimer la force d'impact lors d'une collision.

Jetez un coup d'œil à l'image ci-dessous. À gauche, vous voyez un conducteur dans une voiture qui se déplace à une vitesse $v$. À droite, vous avez l'illustration d'un accident : la voiture heurte un arbre et s'arrête immédiatement. Le conducteur vole vers l'avant à cause de la force d'inertie et finit contre le pare-brise. La distance d'arrêt est très courte, car aucun des objets entrant en collision (y compris la carrosserie et, par exemple, le pare-brise) n'est suffisamment élastique. Il s'agit généralement d'objets assez denses. (Consultez notre calculateur de masse volumique si vous voulez trouver la masse volumique d'un matériau.) Dans notre cas, la distance d'arrêt est égale à environ $4\ \mathrm{cm}$, et c'est la valeur utilisée par notre calculateur par défaut. Si vous voulez la modifier, ouvrez la section « Paramètres supplémentaires ».

Comment calculer la force d'impact agissant sur un conducteur qui pèse $70\ \mathrm{kg}$ ? Utilisons notre calculateur d'accident de voiture ! Disons que la vitesse initiale de la voiture est de $30\ \mathrm{km}\cdot \rm{h}^{-1}$ et que la distance de collision est de $4\ \mathrm{cm}$. La force d'impact est d'environ $60\ \mathrm{kN}$. C'est équivalent à 6 tonnes ! C'est comme si quelqu'un avait posé un gros bloc de pierre sur votre poitrine. D'autre part, le temps d'arrêt est égal à $9,\!6\ \mathrm{ms}$. Cela veut dire que pour réduire sa vitesse de $30\ \mathrm{km}\cdot \rm{h}^{-1}$ à zéro, le conducteur doit décélérer près de 89 fois plus vite que la gravité standard de la Terre, la force G.

La tâche principale des ceintures de sécurité et des airbags est la même. Tous deux rallongent la distance de la collision des passagers. Reprenons la même situation. Le conducteur conduit à $30\ \rm{km}\cdot \rm{h}^{-1}$, mais cette fois-ci, il est fermement maintenu par une ceinture de sécurité. La ceinture de sécurité s'étire légèrement sous l'effet de la force d'impact : elle peut s'étendre d'environ $20\ \mathrm{cm}$. (À nouveau, vous pouvez modifier cette valeur dans la section « Paramètres supplémentaires ».)

Une fois encore, après avoir utilisé le calculateur d'accident de voiture, vous obtiendrez une force d'impact moyenne d'environ $2,\!5\ \mathrm{kN}$. Cette force correspond à un poids de $1,\!24\ \mathrm{t}$, et elle est presque 25 fois inférieure au résultat que nous avons obtenu dans la situation précédente. Le temps d'arrêt, quant à lui, est passé à $48\ \mathrm{ms}$, et la décélération du conducteur est seulement, entre guillemets, 18 fois supérieure à l'accélération gravitationnelle sur la Terre.

Pour résumer, la ceinture de sécurité est conçue pour empêcher votre corps de heurter des objets durs dans la voiture et pour réduire la force d'impact que vous subissez en la prolongeant dans le temps. La ceinture de sécurité peut parfois causer des lésions internes graves, voire la mort, si la force d'impact est trop importante. Toutefois, de nos jours, les ceintures de sécurité sont dotées d'un mécanisme qui les coupe à un niveau de tension prédéfini, et les airbags constituent une protection supplémentaire.

Nous avons pris l'exemple du conducteur, mais toute personne dans le véhicule est soumise à ces dangers. Si vous rentrez en collision avec un camion géant, peu importe que vous soyez assis derrière le volant ou à l'arrière de la voiture.

Même en cas de collision à faible vitesse, la force d'impact qui arrête votre corps équivaut à plusieurs tonnes. Sans ceinture de sécurité bouclée, vous ne pourrez tout simplement pas vous accrocher et éviter les blessures. De plus, si vous êtes assis·e à l'arrière de la voiture et que vous n'avez pas bouclé votre ceinture de sécurité, vous volerez en avant comme un rocher. **Vous ne vous blesserez pas seulement vous-même, mais aussi le passager qui se trouve devant vous !

C'est l'une des questions qui n'a pas de réponse univoque. Plus la voiture est lourde, plus il est difficile de l'arrêter, et plus la force d'impact est faible. À maints égards, le véhicule s'arrêtera immédiatement en heurtant un bâtiment, mais s'il rentre en collision avec une autre voiture, ce n'est pas évident. Nous devons donc prendre en compte de nombreux facteurs différents.

En général, la vitesse élevée ne produit pas de blessures dangereuses. Ce qui est dangereux pour un être humain, c'est une accélération ou une décélération importante dans un laps de temps donné. La NHTSA, l'agence de sécurité routière dont nous avons parlé tout à l'heure, mène des recherches sur la sécurité dans tout le monde. Sa devise est « Sauver des vies, prévenir les blessures, réduire les accidents routiers » (angl. Save lives, prevent injuries, reduce vehicle-related crashes). Selon l'Agence, pour éviter des blessures graves à la poitrine, l'accélération du passager ne doit pas dépasser l'équivalent de 60 fois l'accélération gravitationnelle sur Terre pendant plus de 3 millisecondes. (Source : NHTSA)*.

Grâce aux calculs que nous avons effectués à l'aide de notre calculateur d'accident de voiture, vous savez que sans ceintures de sécurité, une personne peut être soumise à une accélération bien plus importante. Donc, bouclez votre ceinture de sécurité ! Elle peut réduire le risque de mort de 45 % et le risque de blessure de 50 %.

*Article disponible uniquement en anglais.