တိုက်မိခြင်းဆိုင်ရာ ရူပဗေဒ (Physics of collision) ဆိုတဲ့ ခေါင်းစဉ်နဲ့ အပိုင်း ၁ မှာ အရေးကြီး concept ၃ ခုကို တင်ပြပေးခဲ့ပါတယ်။ အခုအပိုင်း ၂ မှာ အသုံးချနယ်ပယ်တွေနဲ့ စပ်လျဉ်းပြီး အနည်းငယ်ဆွေးနွေးသွားပါမယ်။

အပိုင်း ၁ ကို နည်းနည်း နောက်ကြောင်းပြန်ကောက်မယ်ဆိုရင် တိုက်မိခြင်းဖြစ်စဉ်တစ်ခုမှာ linear momentum ၊ impulse နဲ့ conservation of momentum ဆိုတဲ့ ခေါင်းစဉ်သုံးခုဟာ အင်မတန်မှ အရေးကြီးပါတယ်။ အထူးသဖြင့် impulse (အချိန်တိုအတွင်း အားသက်ရောက်မှု၏အကျိုး) ကို သေချာနားလည်ထားရင် လူ့အသက်တွေ မဆုံးရှုံးအောင် ကာကွယ်လို့ရတယ်။ ဥပမာ vehicle (ကား၊ လေယာဉ်၊ သင်္ဘော စသည်) ကို ဒီဇိုင်းထုတ်တဲ့နေရာမှာ ဒီသဘောတရားကို ထည့်ပြီးစဉ်းစားရတယ်။ တိုက်မိတယ်ဆိုတဲ့ ဖြစ်စဉ်မျိုးတွေက များသောအားဖြင့် လျှပ်တပြက်အတွင်း ဖြစ်ကြတာတွေများတယ်။ ဆိုတော့ ဒီဇိုင်းထုတ်တဲ့ အင်ဂျင်နီယာတစ်ယောက်အနေနဲ့ စဉ်းစားရမှာက ဒီ vehicle တွေရဲ့ ကိုယ်ထည်အစိတ်အပိုင်းတွေကို တောင့်တောင့်တင်းတင်းနဲ့ ပုံပျက်ခြင်းမရှိအောင် ဒီဇိုင်းလုပ်သင့်သလား၊ ဒါမှမဟုတ် vehicle ရဲ့ အစိတ်အပိုင်းတွေကို တမင်တကာ ပုံပျက်စေပြီး ခုနကပြောတဲ့ impulse effect ကိုလျှော့ချနိုင်အောင် ဒီဇိုင်းထုတ်သင့်သလားပေါ့။

တောင့်တောင့်တင်းတင်းနဲ့ ပုံပျက်ခြင်းမရှိအောင် လုပ်တာကောင်းပေမယ့် တိုက်မိတဲ့အခါ အထဲမှာ စီးနင်းလိုက်ပါလာသူတွေအပေါ် အားသက်ရောက်မှု (တစ်နည်း အရှိန် acceleration ပြောင်းလဲမှု) ဟာ အချိန်တိုအတွင်းဖြစ်ပေါ်တယ်။ လူတွေရဲ့ ခန္ဓာကိုယ်မှာ ပျော့ပျောင်းတဲ့တစ်ရှုးတွေ အများအပြားပါဝင်တာမို့ အဲ့လို ရုတ်တရက် acceleration ပြောင်းလဲမှုက အသက်အန္တရာယ်ကိုပါ ထိခိုက်နိုင်တယ်။ လူတစ်ယောက်ရဲ့ အများဆုံးခံနိုင်မယ့် acceleration ဟာ g တန်ဖိုး (= 9.18 m/s) ရဲ့ ၅ ဆ (သို့) ၆ ဆ ‌လောက်အထိပဲ ရှိတယ်ပြောရမယ် (Source. [1])။ အဲ့ဒီတော့ တောင့်တောင့်တင်းတင်း ဒီဇိုင်းထုတ်ထားတာမျိုးက အန္တရာယ် ပိုလို့တောင်များနေနိုင်ပါတယ်။

ဟုတ်ပြီ။ တခြားတဖက်ကပြန်ကြည့်ရအောင်။ တမင်တကာပုံပျက်အောင် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားတာတော့ ဟုတ်ပါရဲ့။ မတရားကြီးပုံပျက်နိုင်လောက်အောင် vehicle ရဲ့ အစိတ်အပိုင်းတွေက ပျော့ပျောင်းနေမယ်ဆိုရင်လည်း မဖြစ်သေးဘူး။ ဘာလို့ဆို တိုက်မိလို့ ကွေးသွားမယ့် သံ frame တွေကြားထဲမှာ အထဲကလူတွေ ညှပ်ပြီး ဒုက္ခရောက်သွားနိုင်သေးတာကိုး။ ဒီတော့ တချို့အစိတ်အပိုင်းတွေကို တမင်တကာ ကွေးကောက်အောင် ဒီဇိုင်းလုပ်ထားပြီး တချို့နေရာတွေကိုကျ တောင့်တောင့်တင်းတင်း တည်ဆောက်ထားမှ အဆင်ပြေမှာ။  ဗဟုသုတအနေနဲ့ အောက်မှာ ကားရဲ့ ဘယ်လိုနေရာတွေကို တမင်တကာ ပုံပျက်အောင် ဒီဇိုင်းဖော်ထားသလဲဆိုတာကို ပုံလေးတွေနဲ့ ပြပေးထားပါတယ်။

ပုံ-၁ မှာ ပြထားတာကတော့ ကားရဲ့ ကိုယ်ထည်ထဲမှာ ထည့်သွင်းတပ်ဆင်ထားတဲ့ frame ပါ။ S-frame လို့ခေါ်ပါတယ်။ အောက်ကပုံထဲမှာတော့ ကားခေါင်းပိုင်းကို မတိုက်မိခင်အခြေအနေ (before crash) နဲ့ တိုက်မိပြီးအခြေအနေ (after crash) ကို ပြ‌ပေးထားတာပါ။ တိုက်မိပြီးနောက် frame ပုံပျက်ကွေးကောက်သွားနိုင်ပုံကို concept အရ ပုံဖော်ထားတာပါ။ mild steel လိုမျိုး အပူပေးပြီး ပုံဖော်ရလွယ်တဲ့ သံမဏိမျိုးကို အသုံးပြုပြီး တည်ဆောက်လေ့ရှိပါတယ်။ တမင်တကာ ကွေးကောက်သွားနိုင်စေဖို့ကျ သံထည်တွေကို အခေါင်းပေါက် (box members) နဲ့ ဖွဲ့စည်းထားတယ်ဆိုရမှာပါ။

ပုံ ၁။ စွမ်းအင်စုပ် S-frame (Image retrieved from Ref. [2])
နောက်တစ်ချက်က တွန့်ရှုံ့လွယ်နယ်ပယ် (crumple zones) ဆိုပြီးတော့ ကားရဲ့ အစိတ်အပိုင်းတွေကို zone အလိုက်ခွဲထားတာမျိုးပါ (ပုံ-၂ မှာကြည့်ပါ)။ ပုံ-၂ မှာဆို အထဲကလူတွေရှိနေမယ့်နေရာကို safety cell ခေါ်ပါတယ်။ အဲ့ထဲရောက်လောက်တဲ့အထိ ပုံပျက်ခြင်းဖြစ်လို့မရပါဘူး။ နောက်တစ်ခုက ဆီ tank ကိုလည်း လိုအပ်တဲ့အကာအကွယ်ပေးထားရပါမယ်။ ဒါပေမယ့် ကားရဲ့ အရှေ့နဲ့အနောက်ကိုကျတော့ တိုက်မိရင် တမင်တကာပုံပျက်ရတာ လွယ်အောင်ဒီဇိုင်းထုတ်ထားပါတယ်။ ဒီနည်းနဲ့ အားသက်‌ရောက်တဲ့ ကြာချိန်ကို ဆွဲဆန့်ရတာဖြစ်ပါတယ်။ စွမ်းအင်တည်မြဲမှုနိယာမအရကြည့်ရင်လည်း ကားရဲ့ အရွေ့စွမ်းအင်ကို အဆိုပါ တွန့်ရှုံ့လွယ်နယ်ပယ်တွေရဲ့ ပုံပျက်စွမ်းအင် (deformation energy) အဖြစ် အသွင်းပြောင်းစေလိုက်တာပဲ ဖြစ်ပါတယ်။ ဒီနည်းနဲ့ လူ့အသက်တွေကို ကယ်ရတာပေကိုး။

ပုံ ၂။ တွန့်ရှုံ့လွယ် နယ်ပယ်များ (Image retrieved from Ref. [2])
ပြောမယ့်သာပြောတာ။ တကယ့် လက်တွေ့က သီအိုရီလေ့လာချက်တွေထက် ပိုပြီးရှုပ်ထွေးတတ်တယ်။ ဘယ်သူကမှ တိုက်ရင် အရှေ့နဲ့အနောက်ကလေးပဲ တိုက်မယ်ဆိုပြီး ကြိုမှမသိနိုင်တာ။ ဥပမာ ဘေးကဝင်တိုက်တာမျိုး၊ မှောက်သွားပြီး အပေါ်ခေါင်မိုးကြီး ချိုင့်ဝင်သွားတာမျိုး စတဲ့ case အမျိုးမျိုးကိုလည်း ထည့်စဉ်းစားထားမှ ဖြစ်မှာပါ။ ပုံ-၃ မှာ ဘယ်လို case တွေကို စဉ်းစားလေ့ရှိလဲဆိုတာကို အကြမ်းဖြင်းဖော်ပြပေးထားပါတယ်။ ကားကားချင်း တည့်တိုးတိုက်မိတာ၊ ကုန်တင်ထရပ်ကားကြီးတွေနဲ့ တိုက်မိတာ၊ ဘေးချင်းတိုက်မိတဲ့ ဖြစ်စဉ် စသည်ဖြင့် ဒီဇိုင်းမှာ ထည့်သွင်းစဉ်းစားလေ့ရှိတဲ့ case studies တွေကို ပြထားတာပါ။

ပုံ ၃။ ဖြစ်နိုင်ခြေရှိသော တိုက်မိမှုပုံစံအမျိုးမျိုး (Image retrieved from Ref. [2])
ဒါတွေက ဥပမာအနေနဲ့ ပေးတာတွေပါ။ သင်္ဘောချင်းတိုက်တဲ့ဖြစ်စဉ်တွေ၊ လေယာဉ်ပျံစက်တစ်ခုခုချွတ်ယွင်းလို့ အရေးပေါ်အောက်ကိုပြန်ဆင်းတဲ့အချိန်မှာ မြေကြီးနဲ့ ဆောင့်တိုက်မိနိုင်တဲ့ ဖြစ်စဉ်၊ လေယာဉ်ပျံနေတုန်းမှာ ငှက်နဲ့ ဝင်တိုက်မိပြီး လေယာဉ်အတောင်ပံ ထိခိုက်သွားနိုင်တဲ့ ဖြစ်စဉ် စသည်ဖြင့် ဒီဇိုင်းလုပ်တဲ့နေရာမှာ impact ကို ထည့်စဉ်းစားထားရမှာပဲဖြစ်ပါတယ်။ လေ့လာတဲ့နေရာမှာကျတော့ computer နဲ့ simulation ကြီးတွေလုပ်ပြီး လေ့လာတာမျိုး (finite element လို့ခေါ်ပါတယ်) ၊ နောက်တစ်ခါ prototype ဆောက်ပြီးတော့လည်း အပြင်မှာ အရာဝတ္ထုတွေကို တိုက်မိစေခြင်းဖြင့် ဖြစ်လာမယ့် effect တွေကို လေ့လာကြပါတယ်။ ဥပမာအနေနဲ့ ပုံ-၄ မှာ သင်္ဘောချင်းတိုက်မိမှုဖြစ်စဉ်ကို experiment လုပ်ထားတာကို ပြပေးထားပါတယ်။ ၁၉၉၈ ခုနှစ် နယ်သာလန်နိုင်ငံမှာ ပြုလုပ်ခဲ့တဲ့ full-scale စမ်းသပ်ချက်ပါ။

ပုံ ၄။ သင်္ဘောတိုက်မိခြင်း စမ်းသပ်ချက် (Image retrieved from Ref. [3])
ဒါတွေကတော့ တိုက်မိခြင်းဆိုင်ရာ ရူပဗေဒကို engineering ပိုင်းမှာ ဘယ်လိုအသုံးချသလဲဆိုတာကို ပြောပြပေးထားတာပဲ ဖြစ်ပါတယ်။ အပိုင်း-၃ မှာတော့ ထုံးစံအတိုင်း သင်္ချာပိုင်းဆိုင်ရာနဲ့ ပတ်သက်ပြီး ဆွေးနွေးသွားပါမယ်။ စပရင်အနောက်ကခံထားတဲ့ plate ပြားကို ဘောလုံးနဲ့ ဝင်တိုက်မိရင် ဘာဖြစ်နိုင်သလဲဆိုတာကို သင်္ချာ model တည်ဆောက်ပြီး ဖြေရှင်းပြပါမယ်။ Differential equation တွေတော့ နည်းနည်းရှင်းရပါမယ် (မခက်ပါဘူး)။ စိတ်ဝင်စားတဲ့သူတွေ coding အရေးလေ့ကျင့်လို့ရအောင် စာရေးသူဖြေရှင်းထားတဲ့ MATLAB code ကိုလည်း ဥပမာအနေနဲ့ တင်ပေးထားပါမယ်။

See you next time 😉

#yp

Ref.

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/G-force#Human_tolerance

[2] Mamalis, A. G. et al. (1998) Crashworthiness of Composite Thin-Walled Structural Components. 1st edn. CRC Press LLC.

[3] Zhang, S.M., 1999. The mechanics of ship collisions. Ph.D. Thesis, Technical University of Denmark, Department of Naval Architecture and Offshore Engineering.