Uporaba Newtonovih zakonov za izločitev lažnih trditev o prometnih nesrečah

Jasen sončen dan je in po cesti vozi avtobus. Na avtobusni postaji se ustavi in ​​nanj vstopi skupina moških. Ko se voznik odpelje, opazi avto, ki se ustavi za avtobusom, vendar se izogne ​​očitnim priložnostim za prehitevanje. Nenadoma avto pospeši in trči v zadnji del avtobusa. Posnetki CCTV kažejo, da se skupina, ki se je vkrcala, drži za vratove in očitno presenečeno gleda okoli sebe. Dva sta se vrgla celo na tla avtobusa.

Drugi potniki trčenja komaj zaznajo, nekateri so videti zmedeni nad norčijami moških. Pravzaprav zapisovalniki podatkov, nameščeni na avtobusu, kažejo, da je vozil s komaj 25 km/h, ko se je zgodil incident. Zavarovalnice avtobusnega podjetja prejmejo številne zahtevke za poškodbe, izgubo zaslužka in vpliv na življenjski slog. Toda ob ogledu video dokazov zavarovalnice niso prepričale zahtevkov.

Čeprav videoposnetki kažejo na goljufijo, morda sami po sebi ne bodo dovolj, da bi prepričali sodnika na civilnem sodišču. Zavarovalnice torej poučujejo GBB – podjetje, za katerega delam – raziskati. Naša naloga je uporabiti znanstveno utemeljeno analizo, ki bo del širšega forenzičnega poročila preiskovalca nesreče. Naša analiza mora biti nepristranska in neprepustna, da bo vzdržala navzkrižno zaslišanje.

Na srečo imamo informacije iz zapisovalnika podatkov o dogodkih v avtobusu v obliki grafa pospeška avtobusa v odvisnosti od časa. Preprosta Newtonova fizika kaže, da bi avtobus med trkom spremenil hitrost za največ 1.5 km/h. Tudi z negotovostjo 20 % je to precej pod pragom za poškodbe in po našem mnenju je malo verjetno, da bi bili moški poškodovani. Masa avtomobila je bila ena osmina avtobusa, tako da bi se njegova hitrost spremenila za približno 12 km/h, kar je bilo skladno s poškodbo avtomobila.

Kakšna prevara!

Zadeva je bila povsem upravičeno zavržena, vendar so lažne trditve, kot je ta, velik problem. Glede na Britanski urad za zavarovalniške goljufije, je bilo v Britaniji med oktobrom 2.7 in koncem 2019 2020 milijona zahtevkov za zavarovanje motornih vozil. Več kot 6 % – približno 170,000 – je bilo povezanih z domnevnimi goljufijami »crash for cash«. Mnoge je ustvarilo sorazmerno majhno število podjetij ali tolp, pri čemer se jih je veliko v celoti izognilo sodnemu pregonu.

V teh incidentih skušajo vozniki ogoljufati zavarovalnice tako, da namerno in premišljeno ustvarijo prometno nesrečo, ki pogosto vključuje nedolžno osebo v drugem vozilu. Prevaranti skušajo omejiti obseg nesreče – običajno z relativno nizko hitrostjo –, da se nihče od povzročiteljev ne poškoduje. Na splošno pa jim je vseeno, kaj se zgodi z nedolžnimi strankami v drugem vozilu.

Povzročena škoda na vozilih je resnična (čeprav so nekatera morda nastala zaradi prejšnjih incidentov), ​​vendar bodo tožniki lagali, ko bodo rekli, da so bili poškodovani. Kriminalci – ki pogosto sodelujejo s tretjimi osebami – lahko zaslužijo na desettisoče funtov z zahtevami za poškodbe, račune za popravila (ki so pogosto pretirani) in stroške skladiščenja. Obstaja tudi druga vrsta prevare, pri kateri vozniki, ki so bili udeleženi v resničnem in nenaklepnem trčenju pri nizki hitrosti, vložijo zahtevek za namišljeno poškodbo samo zato, ker »vsi to počnejo«.

Policije običajno ne pokliče nobena od vrst incidentov, saj običajno ne vključujejo resnih telesnih poškodb ali večje škode na lastnini (zidovi, hiše, stebri za svetilke itd.). Pravzaprav večino zahtevkov hitro poravnajo zavarovalnice, ki nimajo sredstev, da bi preverile vsak zahtevek. Vendar pa posledični stroški teh lažnih zahtevkov – vključno z zdravstvenimi stroški, popravili avtomobilov, nadomestnimi avtomobili za najem in tako naprej – znaša na stotine milijonov funtov samo v Združenem kraljestvu.

Zato se majhen delež primerov preišče, zlasti če okoliščine nesreče niso jasne, če je zahtevek videti pretiran ali če obstaja sum goljufije. (Še en primer je prikazan na sliki 1.) Preiskovalci trčenj bodo pregledali škodo na vozilih – osebno ali s fotografij – in poskušali odgovoriti na naslednja vprašanja.

• Sta vozili res trčili?
• Ali je geometrija nesreče, ki jo opisuje tožnik ali toženec, skladna s škodo na obeh vozilih?
• Ali obstaja poškodba, kot je prenos barve, ki zagotavlja forenzično povezavo med vozili?
• Ali je morda nastala druga škoda v drugem nepovezanem incidentu?
• Kakšni so lahko stroški popravila?
• Kako verjetno je, da je potnike v tožnikovem vozilu vrglo po avtu tako, da je prišlo do udarca vratu ali drugih poškodb mehkega tkiva?

Težava je v tem, da je udarec vratu in podobne telesne poškodbe enostavno ponarediti, ker ni diagnostičnih orodij, kot je rentgensko slikanje, ki bi lahko nedvoumno potrdilo, da je prišlo do takšne poškodbe. Izkušnje so pokazale, da ima jasen in jedrnat »znanstveni« del v poročilu preiskovalca nesreče lahko veliko težo pri sodnikih, ki odločajo, ali je zahtevek lažen ali resničen. Poleg izračunov, ki temeljijo na Newtonovih zakonih, lahko poročilo vključuje tudi podrobnosti preskusnih trkov in morda celo računalniško simulacijo trka.

Hitri tečaj fizike trka

Trki med predmeti so stalnica šolskih učnih načrtov fizike, vendar je predmet več, kot se zdi na prvi pogled. Vedeli boste, da ko dve vozili trčita, med njima deluje sila za čas, ko sta v stiku, običajno približno 0.1 s. Sila pa ni enakomerna. Meritve, opravljene z merilniki pospeška, nameščenimi na vozila v eksperimentalnih preskusih trčenja, razkrijejo neenakomerni utrip, ki doseže vrh približno na polovici trka (slika 2).

Kot narekujeta Newtonov drugi in tretji zakon gibanja, bo zadeto ali "tarčno" vozilo doživelo pozitivno različico tega impulza (kar povzroči pospešek), medtem ko bo udarno ali "kroglo" vozilo doživelo negativno različico tega impulza (povzroči da se upočasni).

Med samim trčenjem se bosta vozili zapletli in za kratek čas tvorili sestavljen sistem. Vozili se bosta sprva stisnili skupaj, nato pa se razširili, ko se elastično razmakneta, nato pa se končno ločita.

Vendar nobena trka nista popolnoma enaka. Eden ali oba voznika lahko močno zavirata. Trčeno vozilo je morda stalo in je imelo zategnjeno ročno zavoro. Izstreljeno vozilo je morda mirovalo in je drugi voznik vzvratno zapeljal vanj. Ena pogosta prevara je, da voznik vozila v počasnem prometu močno zavira in upa, da bo vozilo za njim trčilo v njegov zadnji del. Precej pogosto imajo goljufov avtomobil odklopljene zavorne luči, da zmedejo voznika zadaj in povečajo verjetnost trka.

Ena od prevar je, da voznik vozila močno zavira in upa, da bo vozilo za njim trčilo v njegov zadnji del.

Če bo avto od zadaj zadel vaš avto – in se udarcu ne morete izogniti –, lahko naredite dve stvari. Če želite zmanjšati škodo na svojem dragem avtomobilu, ne zavirajte. Če ne zavirate, boste zmanjšali silo trčenja, zaradi česar bo udarec nekoliko bolj elastičen in povzročil manjšo škodo na vaši dragoceni posesti. (Vendar ne pozabite, da vas lahko, če je spredaj drugo vozilo, zanese v njegov zadnji del, kar privede do trka treh teles in ločenega zavarovalnega zahtevka ter vseh glavobolov, ki so povezani s tem.)

Po drugi strani pa, če želite čim bolj zmanjšati tveganje za poškodbe sebe in sopotnikov, čim bolj močno pritisnite na zavore. To se morda zdi nelogično, ker bo sila trka večja. Vendar pa ji bo nasprotovala zavorna sila, ki bo zmanjšala pospešek kogar koli v vašem avtomobilu in s tem možnost, na primer, udarca vratu. Upajmo pa, da voznik zadaj ni prevarant, da bi povzročil nesrečo: v idealnem svetu bi tudi oni zavirali.

Pomen. \ T e

Za preiskovalce trkov ponuja Newtonova mehanika vrsto priročnih enačb, ki zajemajo količine, kot so povprečna sila trčenja (z ali brez zaviranja), sprememba hitrosti ciljnega vozila in razpršena kinetična energija, ki narekuje, koliko bodo vozila poškodovana. Te enačbe zahtevajo maso vsakega vozila, relativno hitrost udarca (V), koeficient restitucije (e), časovno obdobje trka (Δt) in vse zavorne koeficiente.

Definirano kot razmerje relativne hitrosti dveh vozil pred in po trčenju, e je tudi merilo elastičnosti trka. Lahko se giblje od 1 za popolnoma elastičen trk (nemogoče za pravi trk) do 0 za popolnoma neelastično trčenje (kjer se vozili držita skupaj in ne razletita). Vrednost e je ključnega pomena, ker narekuje celotno spremembo hitrosti ciljnega vozila, kar posledično vpliva na verjetnost, da bo potnik, ki ga udari pri nizkih hitrostih (15 km/h ali manj), utrpel udarec vratu ali druge simptome na mehkih tkivih.

Razlog, zakaj preiskovalci trkov uporabljajo spremembo hitrosti – namesto pospeška ali sile – kot metriko za ocenjevanje simptomov poškodbe, je, da je njeno vrednost mogoče natančno določiti. Nasprotno pa obstaja veliko večja negotovost glede pospeševanja med trkom, saj je odvisno od Δt, za katerega pa nimamo točnega podatka. Poznavanje sprememb hitrosti nam tudi omogoča, da ugotovimo, kaj se zgodi s kinetično energijo avtomobila, ko trči (slika 3).

Toda kako vemo spremembo hitrosti v določeni nesreči? Preiskovalci trkov to storijo tako, da se obrnejo na testne trke, izvedene pod nadzorovanimi pogoji, ki vsebujejo kvantitativne podatke in fotografije razbitih vozil. Iščemo primere, kjer je nastala podobna škoda kot v obravnavanem primeru, iz česar lahko ocenimo, kako hitro sta se vozili pred trkom. Matematične korelacije med Δt (ki se malo spreminja s hitrostjo udarca) in e (ki je zelo odvisna od hitrosti udarca) se uporabljajo za izboljšanje ocene e, iz katerega je mogoče izpeljati spremembo hitrosti.

Drug način za ocenjevanje spremembe hitrosti je iskanje kinetične energije, razpršene med podobnim preskusnim trkom. Z uporabo Newtonove fizike lahko to energijo uporabimo za izračun hitrosti udarca ob predpostavki, da je bil naš trk popolnoma neelastični (tj. e = 0). v resnici e ne bo natanko 0, zato dobimo njegovo natančnejšo vrednost s ponavljanjem naših izračunov, dokler se hitrost trka ne približa približno 1 km/h. Z našo boljšo vrednostjo e, lahko nato enostavno izračunamo spremembo hitrosti.

Preiskovalec trkov, ki ima razumno vrednost koeficienta povračila, e, lahko presodi utemeljenost zahtevka za nizko hitrost.

Bistvo je, da preiskovalec trkov, ki ima razumno vrednost za e lahko oceni utemeljenost zahtevka za nizko hitrost. Na žalost so trki vozil nelinearni dogodki, pri katerih majhne spremembe začetnih pogojev (kot so hitrost, kontaktna višina in kot, pod katerim avtomobila trčita drug ob drugega) povzročijo velike spremembe v e in Δt. Nobena dva preskusna trčenja ne bosta nikoli popolnoma enaka in obstaja velika razpršitev v vrednosti obeh parametrov, kar vodi do negotovosti do 30 % v izračunani vrednosti sile trka (pravzaprav so enačbe veliko bolj občutljive na negotovosti v Δt kot v e).

Tožbe in protitožbe

Da bi videli, kaj to pomeni v praksi, so moje podjetje nekoč prosili, naj preuči nesrečo, v kateri je avto A (1370 kg) trčil v zadnji del avtomobila B (1645 kg), ki je čakal na semaforju. Voznik B je trdil, da je utrpel poškodbo vratu, medtem ko je A izjavil, da se je "komaj dotaknil" avtomobila B. Naše podjetje je pregledalo škodo na avtomobilu B, ki se je ujemala s škodo, vidno na fotografijah avtomobila A. Nato smo škodo primerjali s podatki o preskusih trčenja podobnih vozil, kar je pokazalo, da bi skupna škoda na obeh vozilih zahtevala disipacijo 3 ± 1 kJ kinetične energije.

Z uporabo Newtonove mehanike smo izračunali, da je bila efektivna masa trčečih vozil 747 kg, medtem ko bi bila hitrost trka (ob predpostavki popolnoma elastičnega trka) 10.8 km/h. Z uporabo podatkov preskusa trčenja smo predpostavili, da je trk trajal 0.12 s, kar je povzročilo silo trka ± 25.0 kN. Iz tega je Newtonov drugi zakon dal pospešek 15.2 m/s², s posledično spremembo hitrosti 5.6–7.4 km/h.

Pri avtomobilu A je ta sprememba hitrosti pod pragom za poškodbo mehkega tkiva. Dejansko bi vsako zaviranje te spremembe hitrosti še bolj zmanjšalo. Torej po mnenju preiskovalca GBB, kot je izraženo v forenzičnem poročilu, kakršno koli nenavadno gibanje stanovalcev ni bilo verjetno. Na tej podlagi je bil B-jev zahtevek za škodo zavrnjen in zavarovalnica se je izognila goljufanju.

Bodi boljši voznik

Konec koncev ste lahko vpleteni v nesrečo brez svoje krivde in najbolje je, da se najprej izognete trčenju tako, da vozite znotraj omejitve hitrosti, zmanjšate hitrost, ko je mokro, in vzdržujete dobro razdaljo do avtomobila spredaj . Toda če ste udeleženi v nesreči, ne pozabite, da bo to, kar se bo zgodilo, narekovala preprosta uporaba Newtonovih zakonov gibanja. Ustrezen preiskovalec trkov z zadostnim znanjem matematike in fizike bo lahko komentiral veljavnost katere koli trditve. Če se torej vaš primer znajde pred sodnikom, ste lahko prepričani, da imate znanost na svoji strani.