تُعد حوادث انقلاب السيارات من الحوادث الخطيرة والمُدمرة. إن فهم الفيزياء المُشاركة في هذه الحوادث يُلقي الضوء على أسباب حدوثها وكيفية التخفيف من مخاطرها. يستكشف هذا المقال آليات انقلاب السيارة، مُحللاً القوى المؤثرة والعوامل التي تُساهم في وقوع مثل هذه الحوادث.
من الانزلاق إلى الدوران: كيف تنقلب السيارة؟
في البداية، تبدأ السيارة بحالة احتكاك ضئيلة حيث تدور عجلاتها بحرية. ومع ذلك، عندما تدور السيارة أفقيًا بالنسبة لاتجاه حركتها، يزداد الاحتكاك. يحدث هذا لأن الإطارات تبدأ في الانزلاق بزاوية مُختلفة عن دورانها الطبيعي، مما يؤدي إلى تلامُسها مع سطح الطريق بشكل مُغاير. يُحوّل هذا التغيير في تلامُس الإطارات زخم السيارة الأمامي (طاقة الحركة الانتقالية) إلى طاقة دورانية، مما يُؤدي إلى بدء حركة الانقلاب. يبدأ مركز كتلة السيارة في الارتفاع حيث تعمل قوة الاحتكاك كرافعة، مما يؤدي إلى رفع السيارة.
بمجرد أن يصبح مركز كتلة السيارة مرتفعًا بدرجة كافية، يُمكنها الدوران بحرية مع حد أدنى من التلامُس مع الأرض. أي تلامُس لاحق مع الأرض يُسرّع الدوران بشكل أكبر، ويُحوّل المزيد من طاقة الحركة الانتقالية إلى طاقة دورانية. تستمر السيارة في الدوران حتى تُبدد قوة الاحتكاك والتأثير مع الأرض طاقة كافية لإيقافها. تُولّد هذه العملية حرارة كبيرة بسبب الاحتكاك الشديد بين السيارة وسطح الطريق.
الانزلاق المُستقيم مقابل الانزلاق المُنحني: سيناريوهان مُختلفان
هُناك سيناريوهان رئيسيان لانقلاب السيارات: الانزلاق على مسار مُستقيم والانزلاق في مُنحنى. على الطُرق المُستقيمة، يكون انقلاب السيارات أقل شيوعًا لأن مركز كتلة السيارة منخفض، والإطارات مُصممة لتحمُّل احتكاك طُولي عالي (للأمام والخلف) واحتكاك جانبي أقل. ومع ذلك، لا يزال بإمكان قوة خارجية، مثل الاصطدام، أن تُؤدي إلى انقلاب السيارة.
على العكس من ذلك، يزداد خطر الانقلاب بشكل كبير في المُنحنى. إذا فقدت السيارة قوة الجر في مُنحنى، يُمكن أن يعمل التغيير المُفاجئ في سطح الطريق أو حافة الطريق كنُقطة ارتكاز، مما يزيد بشكل كبير من احتمالية الانقلاب. لا يُمكن لأي تصميم للإطارات أن يمنع الانقلاب تمامًا في هذه الحالة، حيث أن الانتقال المُفاجئ إلى التضاريس الوعرة أو عدم وجود سطح طريق يخلق احتكاكًا هائلاً، مما يُجبر السيارة على الدوران.
العوامل المؤثرة على انقلاب السيارات
هُناك العديد من العوامل التي يُمكن أن تُساهم في انقلاب السيارة، بما في ذلك سُرعة السيارة، ومركز الثقل، وحالة الإطارات، وسطح الطريق، وتدخُّل السائق. تزيد السُرعات العالية من كمية الطاقة التي يجب تبديدها في حالة الانزلاق، مما يجعل انقلاب السيارة أكثر احتمالاً. مركز الثقل العالي، الشائع في سيارات الدفع الرباعي والشاحنات، يجعل السيارة أكثر عُرضة للانقلاب. تُقلل الإطارات البالية من قوة الجر وتزيد من خطر الانزلاق، بينما تُؤدي أسطح الطرق الزلقة إلى تفاقُم المشكلة. أخيرًا، يُمكن أن تُؤدي مناورات التوجيه المُفاجئة أو التصحيح المُفرط إلى زعزعة استقرار السيارة وبدء الانقلاب.
استعادة السيطرة: التوجيه باتجاه الانزلاق
في كلا سيناريوهات الانزلاق، تتضمن إحدى التقنيات الشائعة لاستعادة السيطرة التوجيه قليلاً في اتجاه الانزلاق. يُساعد هذا الإجراء على إعادة مُحاذاة الإطارات مع اتجاه الحركة، مما يُمكن أن يُعيد قوة الجر ويمنع المزيد من الدوران. مع ذلك، من الضروري مُراعاة العوائق المُحتملة، مثل المركبات الأخرى، عند مُحاولة هذه المناورة. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع المركبات الأثقل بشكل عام بمُقاومة أكبر للانقلاب نظرًا لكتلتها العالية ومركز ثقلها المُنخفض. تتطلب الكتلة المُتزايدة مزيدًا من الطاقة للرفع، مما يجعلها أقل عُرضة للانقلاب مُقارنة بالمركبات الأخف وزنًا.
