کیسه هوا

تا سالها، کمربند ایمنی، تنها وسیله محافظت در داخل اتومبیل بود. اختلاف نظرهایی در مورد امنیت آنها به خصوص برای کودکان وجود داشت ولی با گذشت زمان قوانین استفاده اجباری از کمربند ایمنی در کشورهای مختلف وضع شد. آمارها نشان می‌دهد استفاده از کمربند ایمنی جان هزاران نفر که ممکن بود در تصادفات جان خود را از دست دهند، حفظ کرده است.
کیسه های هوا چندین سال است که در حال توسعه هستند. اولین ثبت اختراع در مورد بالشهای باد شونده، مربوط به سقوط هواپیماهاست که در طی جنگ جهانی دوم به ثبت رسیده است. در دهه ۸۰ (۱۹۸۰) اولین کیسه هوا برای اتومبیل‌ها ساخته شد.
پس از سال ۱۹۹۸، تمام اتومبیل های تازه ملزم به داشتن کیسه های هوا در سمت راننده و مسافر گردیدند. آمارها نشان می‌دهد، استفاده از کیسه هوا در اتومبیل‌ها باعث کاهش ۳۰ درصدی خطر مرگ در تصادفات رو در رو می‌گردد.
● اصول مهم
قبل از پرداختن به مشخصات کیسه هوا، اجازه دهید مروری بر برخی قوانین حرکت داشته باشیم. می‌دانیم هر جسمی که حرکت می‌کند اندازه حرکت دارد . تا زمانی که هیچ نیروی خارجی به جسم وارد نشود، جسم با همان سرعت اولیه و در همان راستا به حرکت خود ادامه می‌دهد. ماشین شامل اجزای مختلف است: خود ماشین، اشیاء داخل ماشین و به خصوص مسافران. و اگر از آنها محافظت نشود، به حرکت خود ادامه خواهند داد حتی اگر ماشین متوقف شود و یا سرعتش کاهش یابد.
متوقف کردن یک جسم نیاز به وارد کردن نیرو در یک مدت زمان معین دارد. در هنگام تصادف اتومبیل، برای توقف اشیاء داخل اتومبیل به نیرویی نیاز داریم زیرا اندازه حرکت اتومبیل تغییر کرده ولی اندازه حرکت اشیاء داخلی تغییر نکرده است و در ضمن برای این کار زمان چندانی هم در اختیار نداریم.
هدف از استفاده از وسایل محافظتی در داخل اتومبیل، کمک به توقف مسافرین با کمترین آسیب می‌باشد.
استفاده از کیسه هوا هم برای به صفر رساندن سرعت مسافرین با کمترین آسیب و یا بدون آسیب می‌باشد. کیسه هوا باید بین راننده و فرمان اتومبیل قرار گیرد و در کسری از ثانیه عمل کند
هر کیسه هوا از ۳ قسمت مهم تشکیل شده است
▪ خود کیسه هوا که از پارچه نایلونی و سبک ساخته شده و در بین فرمان یا داشبورد جاسازی شده است و جدیداً در صندلی و درها جاسازی شده اند.
▪ حسگر (سنسور) که وسیله ای است که به کیسه فرمان می‌دهد تا پر از گاز شده و باد شود. باد شدن زمانی صورت می‌گیرد که نیروی معادل با نیروی برخورد، به دیوار آجری با سرعت ۱۶ تا ۲۴ کیلومتر بر ساعت وارد شود. در اثر برخورد یک جزء در این سیستم تغییر مکان داده و باعث بسته شدن یک مدار الکتریکی شده و به سنسور فرمان می‌دهد که تصادف اتفاق افتاده است. سنسور، اطلاعات لازم را از شتاب سنج دریافت می‌کند.
▪ سیستم باد کننده، با ترکیب تری نیترید سدیم و نیترات پتاسیم ، گاز نیتروژن تولید می‌کند. جریان گاز نیتروژن گرم، کیسه را باد می‌کند.
سیستم کیسه هوا، سوخت جامدی را که سریعاً می‌سوزد، مشتعل کرده و مقادیر زیادی گاز برای باد کردن کیسه ایجاد می‌کند.
کیسه سریعاً و با سرعتی در حدود ۳۲۲Km/h سریعتر از چشم به هم زدن از محل خود خارج می‌شود. . یک ثانیه بعد، گاز سریعاً از سوراخهای ریزی که در کیسه تعبیه شده خارج می‌شود تا شما بتوانید دوباره حرکت کنید.
● آیا به ماده پودر مانند که در هوا پخش شد دقت نمودید؟
این پودر، پودر تالک می‌باشد که سازندگان کیسه هوا برای نرم و قابل انعطاف نگه داشتن کیسه‌ها در زمانی که استفاده نمی شوند، مورد استفاده قرار می‌دهند.
● امنیت در ماشین
در هر برخوردی، اصل کار و انرژی باید صدق کند و این بدان معنی است که کار لازم جهت متوقف کردن راننده برابر با انرژی جنبشی راننده است. هر چه مسافت توقف کوتاه تر باشد، ضربه وارده نیز بیشتر است. کمربند ایمنی با بیشتر کردن مسافت توقف راننده باعث کاهش یافتن ضربه وارده می‌شود.
● تفاوت کیسه هوا و کمربند ایمنی از نقطه نظر نیروی وارده
هر چند متوسط نیروهای وارده به راننده ای که از کمربند ایمنی مناسب استفاده می‌کند و یا از کیسه هوا استفاده می‌کند یکسان است، ولی کیسه هوا طبق اصل پاسکال، فشار یکسانی به تمام نقاطی که با آن در تماس هستند وارد می‌کند.
همان نیرو که توسط کمربند ایمنی مناسب به راننده وارد می‌شود، این بار توسط کیسه هوا، در یک سطح بزرگتر پخش شده و فشار کمتری به بدن وارد می‌شود.
استفاده از کیسه هوا بدین معنی نیست که نیازی به بستن کمربند ایمنی نداریم، چون کمربند ایمنی باعث می‌شود تا راننده از جای خود بیرون نیفتد در حالی که کیسه هوا باعث می‌شود ضربه وارده به راننده کاهش یابد.

اقتباس شده از مجله، Physics Teacher
حسن محمد پور

منبع : مدرسه اینترنتی تبیان