מבחני קסדות של שארפ

[א הזקן]

החומרים האלו הם בעצם כמו לבנות את השכבה סופגת האנרגיה בקסדה מכמה שכבות בקושי שונה. וכן, זה יגן על הגולגולת. אבל זה לא ישפיע על הכוחות שפועלים על המוח. אני יודע שזה נשמע הפוך מהאינטואיציה אבל אני מזמין אותך לעשות ניסוי. יהיה יותר קל לעשות אותו עם תאוצה (שזה כמו תאוטה רק בכיוון הפוך).
קח כוס מכוסה או בקבוק זכוכית, מזוג מים פנימה לבערך חצי מהתכולה. תניח על משטח עם קיר קשיח מאחור, כנס לאוטו ותאיץ. מה שיקרה זה שהמים, בגלל ההתמדה, ידחפו אחורה ו"יטפסו" על הדופן. סמן לאן הם הגיעו. תחזור על אותו ניסוי, אבל תשעין את הכוס על משטח מרופד. באותה תאוצה המים יעלו לאותו גובה.

ההסבר: הכוח שפועל (על המסה הרכה שבפנים) פרופורציוני לתאוצה (או תאוטה) שהיא אורך לזמן בריבוע. את המים בכוס (ואל המוח בגולגולת) לא מעניין אילו כוחות פועלים על הכוס (הגולגולת) בחוץ. מכיוון שבתאונה התאוטה (ממהירות רכיבה עד 0) לא תלויה בריפוד, הכוחות שיפעלו על המוח לא תלויים בריפוד.

הקסדה מגינה ממכה (impact) ולכן חשובה, אבל פגיעות מוח אינן תלויות בטיב הריפוד.

[Jack_R1]

א הזקן, אני חושב שהתאוששתי מספיק בשביל להצטרף לדיון.
אני חושב שאתה מפספס משהו מאוד חשוב:
בדוגמה שלך אתה לוקח תאוצה לאורך זמן, כשאנחנו מדברים על תאוצה שנמשכת פרק זמן קצר מאוד.
כל הרעיון של החומר הרך בתוך הקסדה הוא להימעך בתאוצה - מה שנותן לגולגולת עוד קצת מרחק לנוע, ולמוח בתוכה עוד קצת מרחק להאטה (מכיוון שהקירות זזים, אז למוח תהיה אפשרות לזוז את המרחק בין המוח לגולגולת + המרחק אותו הגולגולת זזה בתוך הקסדה).
בדוגמה שלך, אם התאוצה היא מאוד קצרה בזמן והבקבוק זז אחורה תוך כדי הזמן הזה - המים לא יעלו לאותו הגובה, כי המרחק שהם יעברו יהיה קצר יותר והתאוצה הנדרשת קטנה יותר (חלק מהמרחק "ייבלע" ע"י הבקבוק האינרטי).

[א הזקן]

א הזקן, אני חושב שהתאוששתי מספיק בשביל להצטרף לדיון.
אני חושב שאתה מפספס משהו מאוד חשוב:
בדוגמה שלך אתה לוקח תאוצה לאורך זמן, כשאנחנו מדברים על תאוצה שנמשכת פרק זמן קצר מאוד.
כל הרעיון של החומר הרך בתוך הקסדה הוא להימעך בתאוצה - מה שנותן לגולגולת עוד קצת מרחק לנוע, ולמוח בתוכה עוד קצת מרחק להאטה (מכיוון שהקירות זזים, אז למוח תהיה אפשרות לזוז את המרחק בין המוח לגולגולת + המרחק אותו הגולגולת זזה בתוך הקסדה).
בדוגמה שלך, אם התאוצה היא מאוד קצרה בזמן והבקבוק זז אחורה תוך כדי הזמן הזה - המים לא יעלו לאותו הגובה, כי המרחק שהם יעברו יהיה קצר יותר והתאוצה הנדרשת קטנה יותר (חלק מהמרחק "ייבלע" ע"י הבקבוק האינרטי).

מסכים אתך ג'ק. בעיקרון. עכשיו צריך להסתכל על הפרטים: מה המרחק הנוסף שעובר הראש בקסדה כתוצאה מריפוד טוב יותר או פחות? או, בניסוח אלטרנטיבי, בכמה זמן הריפוד מאריך את משך זמן התאוטה?

אין לי נתונים, אבל בתחושה המרחק או הזמן הנוסף זניחים.

[Jack_R1]

אני לא כ"כ בטוח שהם זניחים. המרחק המקסימלי שאפשר לעבור זה 1-2 ס"מ, זה העובי של שכבת הספיגה (קלקר בד"כ). נניח וזה מחושב היטב וקורה בדיוק במהירות המקסימלית שממנה הקסדה עוד יכולה להציל. מצד שני, המרחק שהמוח יכול לעבור בתוך הראש לפני שהוא פוגע בגולגולת לא מגיע אפילו לזה - כך שלדעתי אי אפשר להזניח את זה, מכיוון שזה לפחות מאותו סדר גודל.

[א הזקן]

אני לא כ"כ בטוח שהם זניחים. המרחק המקסימלי שאפשר לעבור זה 1-2 ס"מ, זה העובי של שכבת הספיגה (קלקר בד"כ). נניח וזה מחושב היטב וקורה בדיוק במהירות המקסימלית שממנה הקסדה עוד יכולה להציל. מצד שני, המרחק שהמוח יכול לעבור בתוך הראש לפני שהוא פוגע בגולגולת לא מגיע אפילו לזה - כך שלדעתי אי אפשר להזניח את זה, מכיוון שזה לפחות מאותו סדר גודל.

אולי, אני באמת לא יודע. כמובן שיש סיכוי גם למעיכה. ואל תשכח, אנחנו לא משווים בין "עם קסדה" ל"בלי קסדה" אלא בין קסדות עם שכבות סופגות שהן רכות יותר, קשות יותר או פרוגרסיביות. אין ברירה אלא לעשות ניסוי.

מישהו מנדב את הראש שלו?

[Jack_R1]

אולי, אני באמת לא יודע. כמובן שיש סיכוי גם למעיכה. ואל תשכח, אנחנו לא משווים בין "עם קסדה" ל"בלי קסדה" אלא בין קסדות עם שכבות סופגות שהן רכות יותר, קשות יותר או פרוגרסיביות. אין ברירה אלא לעשות ניסוי.

מישהו מנדב את הראש שלו?

בוא אני אנסה להתקדם עוד קצת בלי להקריב את הראש קודם
אוקיי, אז יש לנו 2 קסדות עם שכבת מעיכה באותו עובי, אבל מחומר שונה. אחת יותר רכה, אחת יותר קשיחה.
נניח ששתיהן מכוונות לאותו משקל ראש, הרכה מכוונת להימעך עד הסוף ב-30 קמ"ש והקשיחה מכוונת להימעך עד הסוף ב-60 קמ"ש.

נניח תאונה ב-30 קמ"ש קודם.
ב-30 קמ"ש, הקסדה הרכה תימעך לכל עובי שכבת המעיכה, ולכן תגדיל את המרחק (ותקטין את התאוצה). הקסדה הקשיחה יותר, לעומת זאת, תימעך פחות - נניח שזה יהיה בחצי עובי. לכן התאוצה במקרה הזה תהיה גבוהה יותר, והנזק בהתאם.

עכשיו נניח תאונה ב-60 קמ"ש.
ב-60 קמ"ש עם הקסדה השניה הכל פשוט - היא תהיה כמו הקסדה הראשונה במקרה הראשון. אבל עם הקסדה הראשונה זה כבר סיפור אחר. מכיוון שעכשיו היא נמעכת עד הסוף לפני העצירה, אפשר לחלק את התנועה ל-2 קטעים שונים - קטע אחד עם תאוצה מופחתת בגלל מעיכה, וקטע אחד עם תאוצה בגודל מלא בגלל שהשכבה כבר מעוכה ואין מה שמקטין את התאוצה. יוצא שהפעם קסדה מס' 2 תהיה בעלת תאוצה מקסימלית קטנה יותר - אם כי היא תהיה יותר גבוהה מהתאוצה המקסימלית של קסדה 1 במקרה הקודם.

[uriar]

...מה המרחק הנוסף שעובר הראש בקסדה כתוצאה מריפוד טוב יותר או פחות?

לא ריפוד אלא חומר סופג אנרגיה. אני מניח שלזה התכוונת.

בוא אני אנסה להתקדם עוד קצת בלי להקריב את הראש קודם
אוקיי, אז יש לנו 2 קסדות עם שכבת מעיכה באותו עובי, אבל מחומר שונה. אחת יותר רכה, אחת יותר קשיחה.
נניח ששתיהן מכוונות לאותו משקל ראש, הרכה מכוונת להימעך עד הסוף ב-30 קמ"ש והקשיחה מכוונת להימעך עד הסוף ב-60 קמ"ש.

נניח תאונה ב-30 קמ"ש קודם.
ב-30 קמ"ש, הקסדה הרכה תימעך לכל עובי שכבת המעיכה, ולכן תגדיל את המרחק (ותקטין את התאוצה). הקסדה הקשיחה יותר, לעומת זאת, תימעך פחות - נניח שזה יהיה בחצי עובי. לכן התאוצה במקרה הזה תהיה גבוהה יותר, והנזק בהתאם.

עכשיו נניח תאונה ב-60 קמ"ש.
ב-60 קמ"ש עם הקסדה השניה הכל פשוט - היא תהיה כמו הקסדה הראשונה במקרה הראשון. אבל עם הקסדה הראשונה זה כבר סיפור אחר. מכיוון שעכשיו היא נמעכת עד הסוף לפני העצירה, אפשר לחלק את התנועה ל-2 קטעים שונים - קטע אחד עם תאוצה מופחתת בגלל מעיכה, וקטע אחד עם תאוצה בגודל מלא בגלל שהשכבה כבר מעוכה ואין מה שמקטין את התאוצה. יוצא שהפעם קסדה מס' 2 תהיה בעלת תאוצה מקסימלית קטנה יותר - אם כי היא תהיה יותר גבוהה מהתאוצה המקסימלית של קסדה 1 במקרה הקודם.

ג,ק וא' רק תיקון אחד - זה לא המרחק של החומר הסופג אלא ההדרגתיות.