A Física Utilizada na Investigação de Acidentes de Trânsito

Segundo nossas pesquisas, a primeira necessidade do estudo da reconstrução de acidentes de trânsito surgiu após este acontecimento relatado abaixo:

 “No dia 17 de Outubro de 1896, Bridget Driscoll, uma mãe de duas crianças, com 44 anos de idade, tornou-se a primeira pessoa a ser morta por um veículo a motor. Ela e a sua filha adolescente estavam a caminho do Palácio de Cristal em Londres para assistir/participar a um baile, quando Bridget foi atropelada por um automóvel ao atravessar os jardins do palácio. Testemunhas afirmaram que o automóvel circulava “a grande velocidade”. Deslocava-se provavelmente a 8 milhas/h (12,8 km/h), quando deveria circular a velocidade não superior a 4 minhas/h (6,4 km/h). O veículo era conduzido por um jovem, oferecendo passeios para demonstrar o novo invento e, segundo alguém, tentando impressionar uma jovem passageira. Durante o inquérito, o encarregado da ocorrência afirmou: “Isto não pode voltar a acontecer.”

Geralmente a análise de acidentes de trânsito tem como principal objetivo encontrar as causas determinantes, que é definido como, se afastada a causa, o acidente de trânsito não ocorreria. As causas determinantes podem ser; mediatas, que é de ordem subjetiva, portanto, torna-se impossível de materializa-las, de exemplo, fadiga, distração, imperícia, negligencia, entre outros fatores. Ou, imediatas, que é possível constata-las in loco. Fatores das causas podem ser de causa humana, falha mecânica e/ou ao meio.

A velocidade é um dos agravantes nos acidentes de trânsito, que deve ser analisada com os seguintes aspectos; geometria do terreno, trajetória, eficiência da frenagem em todas as rodas, veículo trafega até total parada ou não (com ou sem colisão).

Regras básicas:

a) Todo local é importantíssimo. Não se pode saber, durante um levantamento, a repercussão que um caso terá no futuro. Por essa razão, todo levantamento deve ser muito bem feito;

b) Uma pergunta sobre o ocorrido, antes de iniciar o levantamento, pode levar a uma economia de tempo e dirimir dúvidas, embora não deva o perito ficar adstrito às informações;

c) Todos os dados relacionados, direta ou indiretamente com o local, devem ser analisados, medidos, fotografados ou desenhados. Depois de desmanchado o local, nada mais restará senão informes nem sempre confiáveis.

Procedimentos Técnicos:

a) Verificar cuidadosamente o estado de preservação do local;

b) Fixar fotograficamente o local; elaborar croqui do local, utilizando, para amarração, pontos permanentes;

c) O(s) veículo(s) devem ser analisados cuidadosamente, verificando-se danos e suas orientações, sistemas de segurança, marcas e sinais característicos do evento etc.;

d) Sempre que necessário, realizar testes experimentais no local;

e) Questionar sobre as condições do local no momento do acidente;

f) Reconstruir mentalmente o acidente e verificar a concordância dos vestígios.

Vetores

Quando se realiza a investigação das causas do acidente de trânsito, indispensavelmente, inicia-se pela análise da reprodução gráfica panorâmica do local do acidente.

Diante deste fato torna-se essencial apresentar, mesmo que de forma compilada, o conceito de vetores.

“linguagem matemática para reproduzir grandezas físicas que possuem amplitude e orientação”.

Força / Massa

Força, proposta por Isaac Newton, sinteticamente é a grandeza que tem a capacidade de suprimir à inércia de um corpo, alterando a sua velocidade através da aceleração fornecida a ele.

Massa é a quantidade de matéria que está contida num corpo e está relacionada com a “resistência a translação”. É uma medida de resistência que o corpo oferece a uma mudança na sua velocidade de translação.

Força Peso e Força Normal

Peso é força e tem comportamento vetorial e caracteriza-se por três elementos, a intensidade, direção e o sentido. Na reconstituição de acidentes deve-se considerar todas as forças atuantes em um corpo móvel, uma delas é a força peso ocorre devido a atração gravitacional entre massas de dois corpos.

Sempre quando um corpo comprime uma superfície de apoio, consoante o terceiro princípio da dinâmica, a superfície reage ao peso através de uma força perpendicular à superfície de apoio, denominada força normal.

Força Centrípeta

Durante a realização dos movimentos de trajetória curvilínea de um móvel, está presente a aceleração centrípeta normal à trajetória do móvel, apontando para o centro da curva.

O princípio fundamental da dinâmica determina que, para produzir uma aceleração em um corpo, deve ser aplicada uma força resultante igual ao produto da aceleração pela massa do corpo.

Atrito

O atrito é uma força de fricção e ocorre devido às deformações microscópicas, saliências e reentrâncias que sempre existem em qualquer superfície, resume como uma força que se opõe ao movimento de um corpo sobre outro.

Os coeficientes de atrito na reconstituição do acidente se fazem importante, já que é atuante diretamente no ambiente e na sequência de fatos que culminam na colisão, propriamente dita, frenagem, arrasto, derrapagem, fricção em objetos intermediários entre outros. “Definir o tipo e as condições das superfícies é imprescindível na obtenção do valor correto do coeficiente de atrito”.

Os acidentes de trânsito, por sua diversidade e forma, apresentam situações variadas. Comumente, uma situação corresponde à colisão traseira onde os veículos passam a deslocar-se acoplados como se fosse um único corpo. Dessa forma, podemos apresentar uma forma algébrica para o cálculo da desaceleração de dois veículos de massas diferentes e coeficientes de atrito distintos por sua diversidade e forma. A resultante da soma vetorial das forças.

Velocidade de frenagem

Um veículo em processo de frenagem por uma distância df, obtida através dos vestígios de frenagem observados na pavimentação, sobre um mesmo tipo de superfície, e que se imobiliza completamente, determina-se a velocidade inicial a partir da equação de Torricelli.

Sabendo-se que a velocidade final é 0, e a aceleração é em virtude do atrito, temos que:

Porém, é frequente erros que são cometidos em marcas de frenagem em curvas. Nesses casos é necessário o cálculo pelo Raio. Também existe um método, considerando-se vestígios de derrapagens por perda de controle do veículo. Resultados do estudo determinaram que não havendo ação do sistema de freios, as forças não conservativas que atuam são as de deslizamento.

Planos inclinados

A geometria do local do acidente torna-se um aspecto relevante para realização da análise das causas. Se o veículo se encontra em uma superfície inclinada as forças permanecem com suas características. A força Peso P sempre é vertical e voltada para baixo e a força Normal N com a direção perpendicular à superfície e voltada no sentido da superfície para o veículo, logo, tem um ângulo α igual ao plano do movimento.

Em declive adota-se o sentido do movimento como positivo e considera-se que a força resultante contrária ao movimento, caso contrário, não há diminuição da velocidade

Estudo do movimento

Compreende-se o movimento como a mudança de posição de um móvel no decurso do tempo em relação a um referencial.

Considera-se movimento uniforme quando um veículo percorre espaços iguais em intervalos de tempos iguais, velocidade ≠ 0, classificado como movimento uniforme.

Quando há variação uniforme da velocidade escalar no decorrer do tempo, classifica-se como movimento uniformemente variado, que definimos como movimento em que a velocidade escalar sofre variações sempre iguais em intervalos de tempos iguais, ou seja a aceleração é constante.

Mecânica Newtoniana

A aplicação da mecânica newtoniana é restrita a corpos que não desenvolvem velocidades muito elevadas, comparáveis a velocidade da luz.

Se o corpo está em repouso, permanece em repouso; se está em movimento, continua com a mesma velocidade (mesmo módulo e mesma orientação).

“A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é aplicada”.

“A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos”.

Para obedecer a terceira lei de Newton é necessário:

a) Forças em corpos distintos;

b) Mesmo módulo e direção e com sentidos contrários;

c) Não se equilibram, pois atuam em corpos diferentes;

d) São de mesma natureza (ou de campo ou de contato);

e) A terceira lei não é função do referencial.

Princípio da conservação da quantidade de movimento

Define energia como um número que se associa a um sistema composto por um ou mais objetos. Em outras palavras, se uma força afetar um dos corpos movimentando-o, o número que descreve a energia do sistema sofre uma variação. Quando se estuda o movimento de corpos deve-se associar a energia a velocidade em que o mesmo desenvolve, chamada de energia cinética (Joules).

Podemos estabelecer que a relação entre os danos sofridos por qualquer corpo, aos sofridos por um veículo envolvido em colisão, depende, fundamentalmente, da sua massa e velocidade. Ressaltamos que se utiliza esta grandeza física na investigação dos acidentes de trânsito somente se for possível delimitar um sistema composto pelos veículos envolvidos.

Qualquer colisão mecânica pode ser considerada um sistema isolado porque durante o choque, devido a breve duração da interação, os impulsos das eventuais forças externas sobre os componentes do sistema são praticamente desprezíveis.

Frisa-se que o PCQM, por si só, se aplicado com critério, permite o cálculo razoavelmente preciso das velocidades nos acidentes de trânsito.

Colisões

No acidente de trânsito, durante a interação do veículo contra qualquer obstáculo (impacto), seja ele móvel ou imóvel, denomina-se ponto de colisão.

A colisão de dois corpos influencia na energia cinética total do sistema e classificam-se em elástica ou inelástica.

Existem infinitas possibilidades de interação dos veículos, tais como:

• Colisão perpendicular, explica que à aplicação do PCQM na investigação em colisões perpendiculares, é fundamental que o estudo se divida em quatro etapas no sentido inverso à dinâmica do acidente: após a colisão, imediatamente após a colisão, imediatamente antes da colisão e antes da colisão.

• Colisão traseira, neste caso a aplicação do PCQM deve ser realizado inversamente ao percurso de colisão. as colisões traseiras podem resultar em duas situações distintas: a) Caso o veículo 2 (colidido) está parado, atribui-se totalmente o vetor da quantidade de movimento resultante ao veículo 1 (colidente); b) Caso o veículo 1 (colidente) desloca-se com velocidade maior que a do veículo 2 (colidido), determina-se a menor velocidade do veículo 1 e a maior velocidade do veículo 2 através da soma vetorial de Qi1 e Qi2.

Princípio da conservação de energia

Sabe-se que todo corpo em movimento possui a energia cinética associada à sua velocidade. Já um veículo em processo de desaceleração transforma sua energia cinética inicial em outros tipos de energia, processo este chamado de dissipação de energia. Um veículo que percorre diversos trechos de pavimentos em processo de desaceleração, é possível afirmar que os somatórios das parcelas de energia dissipados durante este percurso resultam na energia inicial.

Métodos de cálculo de velocidade

“A velocidade é fator determinante para aplicação correta da justiça”.

A discussão das causas de um acidente requer a mais completa descrição do movimento dos veículos participantes, cujo principal elemento caracterizador é a velocidade.

O cálculo da velocidade dos veículos envolvidos é um dos maiores problemas enfrentados pelos peritos.

Esta dificuldade vem da escassez de elementos de ordem técnico-material para definição precisa das velocidades, ou a falta de domínio de métodos que possam precisar a velocidade ou ao menos estabelecer uma faixa segura para sustentar as conclusões.

Velocidade Quadrática;

Utiliza-se esta equação quando a investigação submete um veículo em processo de desaceleração em diferentes pavimentos.

Uma situação de um veículo que inicia a desaceleração no pavimento asfáltico através da frenagem (V1), prossegue freando pelo acostamento da pista (V2) e prossegue ao terreno marginal (V3), imobilizando-se. Desta forma considera-se três parcelas de velocidade, cuja velocidade inicial é o somatório destas. Soma-se através da equação expressa:

Velocidade de Deformação;

Uma das parcelas de energia que podem ser atribuídas aos veículos colidentes na investigação do acidente é aquela das deformações resultantes da colisão, denominada também como velocidade de danos (VD). Esta velocidade corresponde à parcela de energia dissipada pela deformação do veículo.

Ainda que seja um dado experimental, que se obteve através de determinados valores de velocidade em referência aos resultados obtidos nos crash-tests, desenvolvidos em instituições internacionais, objetivando-se avaliar a segurança dos veículos.

Velocidade de Rotação;

A velocidade de rotação, nada mais é que a velocidade mínima que um veículo deve desenvolver para produzir quantidade de energia suficiente para provocar a rotação de outro veículo.

Desenvolveu-se um método prático de avaliação de colisões laterais anteriores ou posteriores, denominado método da linearização do momentum que dispensa conhecer o momento de inércia e a velocidade angular.

O método justifica-se pela comprovação de que quando um veículo é impactado lateralmente na dianteira ou traseira, em regra, somente sua dianteira ou traseira rotacionam, respectivamente, em razão direta e imediata da colisão lateral, massa essa referente ao plano de colisão, que situa-se ao entorno do centro geométrico por onde passa a linha de colisão, sede das avarias, consoante um raio de giração que deve-se avaliar no palco do acidente, aferindo-se o comprimento linear do arco descrito por essa massa após o impacto.

• 1º Passo: Transformação da medida do ângulo de rotação de graus para Radiano;

• 2º Passo: Calcula-se o comprimento linear do arco de rotação;

• 3º Passo: Calcula-se a massa efetiva do veículo colidido;

• 4º Passo: Calcula-se a velocidade do veículo colidido após a colisão;

• 5º Passo: Calcula-se a velocidade do veículo colidente após a colisão;

• 6º Passo: Considerando-se que a velocidade do veículo colidido antes da colisão é nula, já que não se movimenta na direção transversal, admite-se por aproximação que o veículo colidido desloca-se linearmente e aplica-se na fórmula do e descobre-se a velocidade de colisão.

• 7º Passo: Calcula-se através da equação de Torricelli a velocidade inicial do veículo colidente antes do início da frenagem.

Também é possível avaliar a velocidade de impacto, baseada pela ruptura do para-brisa, para isso é necessário as seguintes informações; verificar a resistência do vidro do para-brisa, avaliar a área atingida no impacto, calcular a força em Newtons, verificar a deformação máxima do vidro na iminência da ruptura, efetuar a aplicação da conservação da energia para avaliar a velocidade do veículo pela energia cinética desenvolvida. Onde “v” é a velocidade do veículo, “R” é a resistência do vidro a compressão, “A” é a área atingida, “d” é a deformação e “m” é a massa do veículo.

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