A velocidade em si não é um problema, a velocidade por maior que seja, não mata ou traz qualquer dano ao indivíduo, por simplesmente estarmos em velocidades elevadas.
Melhor exemplo disto é que aviões comerciais de cruzeiro viajam a 890 km/h, o Concorde voava a incríveis 2.120 km/h, outro recorde é do ônibus espacial que para permanecer em órbita ao redor da Terra, o mesmo chegava a alcançar uma velocidade de cerca de 28 mil km/h.
O problema enfrentado pelo fator de estar a uma velocidade elevada é a necessidade de parar, ou seja, a variação do vetor velocidade que é denominado pela Física de aceleração e desaceleração.
A Lesão causada por desaceleração ou lesão por impacto sobre uma pessoa dentro ou sobre um objeto em movimento rápido é causada pelas forças exercidas quando o movimento do objeto é interrompido repentinamente.
Desaceleração e aceleração é a taxa com que a velocidade varia, um corpo em queda livre no vácuo, ou seja, sem a resistência do ar, aumenta a velocidade de 9,8 m/s a cada segundo, ou seja 2 segundos depois da queda a velocidade já é de 18,9 m/s.
Por isto é quase impossível alguém se agarrar a uma estrutura como muitas vezes vemos em filmes estando em queda livre, pois estudos indicam que um ser humano em queda leva 1,0 segundo de tempo de reação, neste tempo já se deslocou 4,9 metros e a energia cinética adquirida vai tornar impossível o ato de se agarrar em alguma coisa no caminho.
As Forças de aceleração e desaceleração podem ser medidas em múltiplos da aceleração gravitacional (g) que é de 9,8m/s².
Uma força de 2g, por exemplo, equivale a uma aceleração 2 vezes maior que a de um corpo estando perto da Terra.
Fatores que influenciam os efeitos da desaceleração são resultados da taxa de variação da velocidade, mesmo estando a uma alta velocidade mas se formos reduzindo a velocidade lentamente até a parada completa de um veículo por exemplo nada acontece sobre o corpo da pessoa que está dentro do recipiente desacelerado. Caso contrário se formos submetidos a elevadas desacelerações forças enormes vão atuar sobre o nosso corpo trazendo danos ao mesmo. Todos nós temos limitadas tolerância a altas desacelerações ou acelerações
A tolerância humana a desaceleração varia com a direção das forças de desaceleração na vertical ou na horizontal.
Na vertical em queda livre eu já abordei do post link abaixo as tolerâncias as desacelerações – https://consultoriaengenharia.com.br/seguranca-ocupacional/dinamica-da-queda-2-tolerancia-humana-ao-impacto-devido-queda/
Apesar de já terem realizados teste com homens submetidos até 12 g, com 7 g as primeiras sequelas com maior risco aparecem como fraturas de costelas, então a legislação europeia e brasileira limitaram a 6 g, a desaceleração máxima permissível que deve ser limitada pelos absorvedores de energia fornecidos como EPI’s
Em movimento descendente, ou seja, de queda desacelerada por exemplo a desaceleração (g), pressiona o sangue para cima para a cabeça, podendo causar visão avermelhada, danos parciais a visão e até cegueira devido ao aumento da pressão sanguínea nos olhos
Estudos realizados pela Marinha Americana “ Naval Biodynamics Laboratory” sob título “GUIDELIES FOR SAFETY HUMN EXPOSURE TO IMPACT ACCELERATION” link abaixo, nos dão boas informações sobre a tolerância humana a desacelerações
http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a215287.pdf
Os causados por uma exposição aceleração é uma função complexa cujo resultado depende da duração e magnitude do pulso de aceleração, da direção do vetor aceleração aos eixos anatômicos e a restrição ao movimento da pessoa exposta.
Estudos indicam limites de desaceleração recomendados baseado nos experimentos feitos no NAVBIODYNLAB, cujo resultado não identificou nenhum ferimento foi observado relacionado limites e direção da força de desaceleração conforme eixos Y e X.
O Ser Humano suporta melhor as acelerações que são perpendiculares a coluna vertebral, Os experimentos mostraram que humanos não treinados foram capazes de tolerar uma série de acelerações, dependendo do tempo de exposição.
O recorde para a tolerância máxima da força g horizontal é mantido pelo pioneiro da celebração “John Stapp”, em uma série de experimentos de desaceleração de trenós de foguetes, culminando em um teste final de 1954, no qual ele registrou um pouco mais de um segundo de uma velocidade terrestre de Mach 0,9 . Ele sobreviveu a uma aceleração de 46,2 vezes a aceleração da gravidade, e mais de 25 g por 1,1 segundos, provando que o corpo humano é capaz disso. Stapp viveu outros 45 anos até os 89 anos sem nenhum efeito negativo.
O quadro abaixo é parte integrante do estudo e nos da um resumo dos limites de tolerância a desaceleração e aceleração do corpo Humano.
Baseado no principio da conservação de Energia e Trabalho caculamos os valores de desaceleração e múltiplos da aceleração da gravidade para um choque de um veículo, considerando também os efeitos sobre o ocupante
Vejamos as energias envolvidas:
Suponhamos um choque frontal de uma pick-up de massa de M= 1800 kg a uma velocidade “V” em km/h faça uma colisão contra um muro rígido e considerando depois da batida haja um deslocamento de 400 mm devido a deformação da estrutura do veiculo depois da batida. No quadro baixo calculamos as forças envolvidas no acidente.
Considerando que o ocupante estivesse usando no momento do acidente um cinto de segurança retrátil de três pontas e que o motorista as forças atuando nos ocupante seria:
De modo conservador e para efeito de avaliação do potencial de gravidade em acidentes com choque frontal de veículos podemos considerar que desacelerações horizontais acima de 20 g como aquelas com potencial de causar danos aos ocupantes com os mesmos utilizando cintos de segurança, neste caso a uma velocidade aproximada de 49 km/h no momento do choque.
Nosso Objetivo é Salvar Vidas
Referências
1- Naval Biodynamics Laboratory” sob título “GUIDELIES FOR SAFETY HUMN EXPOSURE TO IMPACT ACCELERATION”
http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a215287.pdf
2- Human tolerance to abrupt accelerations: a summary of the literature