A tavalyi év több szempontból is rendhagyó évnek bizonyult. A világjárvány nem csak bennünket zökkentett ki a jól megszokott rutinunkból, de filmkészítőket, így 2020 év végén elmaradt a már ünnepi hagyománynak számító új Star Wars film premier is. Ennek kapcsán arra gondoltunk, hogy ha már Mr. Lucas nem küldi el hőseit egy újabb küldetésre, akkor egyik főszereplőjét mi fogjuk és megvizsgáljuk, hogy szervezetére milyen hatást gyakorol egy küzdelemben elszenvedett ütés.
A vizsgálatot a SOLIDWORKS Premium szimulációs csomagjával végeztük el egy nemlineáris dinamikai számítás segítségével, amely figyelembe veszi a következő paramétereket: a testek tömegét (rúd sisak), a tehetetlenségét, a terhelések időbeni lefolyását (mennyi idő alatt zajlik le az ütközés), az anyagokat (megfolyik-e, van-e maradandó alakváltozás), a kontaktot (magát az ütközést) és a geometriai nemlinearitásokat (nagy alakváltozásokat, de ebben az esetben nincsen most).
Réges-rég egy messzi-messzi galaxisban egy rég halottnak hitt gonosz szövetség éledezni kezd.
És a mi történetünkben Boba Fett (karakter leírás https://hu.wikipedia.org/wiki/Boba_Fett), a fejvadász egy küldetésen van. Hősünk még fiatal, nem elég tapasztalt és új sisakja még kiforratlan. Harcba keveredik egy őrökkel és a küzdelem során az egyik őr közelről feléje hajít egy arra heverő fémdarabot. A fejvadászt váratlanul éri a támadás, nem tudja kivédeni a dobást és a fémdarab eltalálja. Lássuk, milyen hatással van rá az ütés, milyen fokú sérülést szenved el és tudja-e folytatni a küldetését!
Adatok a darab tömege 560g (0.56kg)
fej+sisak: 4,74kg
az őr utolsó erejével 6,28m/s-ra gyorsítja (22,6km/h)
A sisak anyaga 2mm vastag 7075-T6 űrhajó minőségű alumínium
Boba Fett felszerelése nehéz és sisakja beleakad a hátán lévő rakétavetőbe, így az ütközés rövid időtartama alatt feje nem mozdul el. Ezt a sisak aljának fixálásával közelítettük meg.
Lássuk mi történik az ütközés után, meg sem kottyan neki, agyrázkódást kap, vagy még súlyosabb sérülést?
Következtessünk a fej gyorsulására a rúd mozgási energiájának változásából. Beláthatjuk, hogy a rúd ütközés előtti illetve utáni energia különbsége jellemzi a fejet ért ütés nagyságát.:
Látjuk, hogy a mozgási energia változása
Egy átlagos fej tömege 4,5 kg, ha ehhez hozzáadjuk a sisak súlyát: 0,24kg-ot, akkor 4.74 kg-os tömeget kapunk.
Az ütközés időtartama szimuláció alapján 0,00393 sec, melyet az időlépések alapján állapítottunk meg.
Ha az eddig kinyert adatokat felhasználjuk a következő képletekkel megkaphatjuk a gyorsulás értékeket az egész fejre nézve:
Ha ezt összevetjük a Wayne-State diagrammal, mely a koponyatörés megállapítására szolgáló empirikus diagram,
láthatjuk, hogy van pár kiugró érték a számított, tehát a zöld görbe és az adatpontokra illesztett, piros görbe is a kritikus vonal alatt van. Ebből arra lehet következtetni, hogy Boba Fett ugyan nem töri be a fejét, de egy alapos agyrázkódásnak fenn áll az esélye.
Ha közvetlenül a fejét érte volna az ütés nem biztos, hogy megúszta volna ennyivel. Hiszen a támadásnak egy komolyabb kalapácsütés erejű volt a behatás. A sisakon látható is az ütközés helye, ahol az anyag maradandó alakváltozást szenvedett.
Mi a történetünk tanulsága? Bízunk benne, hogy az ütés nyoma a sisakon és a garantált fejfájás remélhetőleg elgondolkoztatja hősünket, hogy a felszerelését továbbfejlessze és több bélést használjon a sisakjában a legközelebbi bevetésén.