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Schutzwirkung von Helmen

Das ist recht einfach zu erklären, natürlich geht die Materialstärke im Verhältnis zur Schlagkraft ein, ein Hauklotz ist ja im Durchmesser immer größer und auch nicht kürzer als der aufgestellte Scheit.
Der Hauklotz, d.h. das untere Holz muss nicht größer sein. Man nimmt nur praktischer Weise ein Stück dickes Stammholz, damit dieser Klotz nicht umkippt oder einknickt und damit ein Schlag, der nicht trifft, nicht ins Bein geht. Die Höhe des Hauklotzes wird an die Größe des Menschen angepasst, damit man sich beim Hacken nicht verrenken muss, denn die Axt muss senkrecht von oben treffen. Man muss jetzt nicht den Beweis für das alles mathematisch führen.

Ich will nur sagen, dass beim kräftig Draufhauen, die Stücke auseinander springen und der Hauklotz weitgehend intakt bleibt. Da wandert die Energie dahin. Die ist dann woanders. :D Dann kann diese Energie nicht im Hauklotz sein. Deshalb wird er geschützt.

Anders herum: Beim Nageln soll man andererseits gerade nicht den Daumen dazwischen halten, sonst geht der Nagel nicht ja rein. 😢
 
Ich will nur sagen, dass beim kräftig Draufhauen, die Stücke auseinander springen und der Hauklotz weitgehend intakt bleibt. Da wandert die Energie dahin. Die ist dann woanders. :D Dann kann diese Energie nicht im Hauklotz sein. Deshalb wird er geschützt.

😢
Zerschlag mit voller Kraft ein Stück Balsaholz auf Deinem Hauklotz, Du wirst den Hauklotz nicht spalten.

Ist es so schwer, sich vorzustellen, dass Deine Schlagenergie in Verformungsarbeit und Reibungswärme im Klotz umgewandelt wird, ohne dass der Klotz dabei gespaltet werden muss?
 
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Dann würdest Du die Halswirbelsäule ganz massiv belasten. Die Folgen gerade für untrainierte, unflexible "Jedermänner" vollkommen unkalkulierbar.
Klar, das sollte kein Vorschlag für eine andere Helmkonstruktion sein, so etwas wie die Impulserhaltungspendelschreibtischdeko weil man nicht. Aber es geht eben nicht um den Betrag irgend einer Energie sondern um die Verteilung der m/s Geschwindigkeitsabbau über die Zeit. Sollten wir Radfahrer doch eigentlich verstehen: wenn Pantani eine Minute vor kann Ullrich in L'Alpe d'Huez ist dann hat Ulle dabei trotzdem viel mehr Energie umgesetzt. Energie und Zeit, sobald man das irgendwie zusammenbringt wird etwas ganz anderes viel interessanter. Dieses Festklammern am falschen Begriff liegt wahrscheinlich daran dass man händeringend nach einem Wert sucht wo mehr besser ist statt umgekehrt.

So etwas gäbe es auch, nämlich Bremsweg bzw Knautschzonentiefe, aber damit wäre ja offensichtlich dass die Wirksamkeit bei gegebener äußerer Form eine glasklare Obergrenze hat und auch ein Wundermaterial nicht mehr hinauskitzeln könnte als bei jedem Sturz (also egal ob bei 6 oder bei 60 km/h) die gleichen x mm theoretisches Maximum. Solange man in “irgendwas mit Energie“ denkt sind der Fantasie keine Grenzen gesetzt was die Wirkung irgendwelcher “integrierter Überrollbügel“ und was die Werbeprosa noch alles an den Start bringt angeht.
 
Ich glaube die Fasern sind nicht verbunden,....
Und warum hängt dann die Spaltkraft von Länge und Durchmesser des Holzstücks ab?

z.B.

1695547082527.png

https://shop.scheppach.com/holzspalter-liegend-hl760ls-scheppach-220-240v-50hz-2200w-7t-3
 
Dann würdest Du die Halswirbelsäule ganz massiv belasten. Die Folgen gerade für untrainierte, unflexible "Jedermänner" vollkommen unkalkulierbar.

das ist leider noch viel schlimmer. Die Physik mit Impulserhaltung und der wirkenden Kraft bei Impulsänderungen deutet da auf die fast doppelt so hohe Kraft, die auf den Menschen(Kopf) einwirkt hin. Die einfache Erklärung dazu ist, dass die auftretende Kraft bei der Impulsänderung direkt proportional zum Impuls und umgekehrt proportional zur Zeit in der die Änderung statt findet ist. Also je größer die Impulsänderung und je kürzer die Zeit in der diese statt findet, desto größer ist die dabei aufgewendete Kraft. (Link zur Wikipedia-Seite spare ich mir, da dort, wenn es z.B. um die Lagrange-Funktion geht fast jeder erstmal das "Handtuch wirft".)
Der Impuls ist bei gleichbleibender Masse direkt proportional zur Geschwindigkeit, d.h. eine Änderung und damit die Kraft entspricht der Geschwindigkeitsänderung. Nun sind aber Impuls, Kraft und Geschwindigkeit "gerichtete Größen(Vektor...)" und damit treten sehr viel höhere Kräfte bei einem "elastischen Stoß" auf, als wenn die relative Geschwindigkeit auf 0 reduziert würde, also der Impuls "vernichtet" würde (z.B. durch eine entsprechende Knautschzone).
Nehmen wir der Einfachheit halber einen Frontalaufprall an, dann ist kein Unterschied ob der Radfahrer 30km/h fährt und das Auto mit 30km/h entgegen kommt oder der Radfahrer 60km/h fährt und das Auto steht oder das Auto 60km/h fährt und der Radfahrer steht. Es ist vielleicht etwas schwierig sich das vorzustellen, aber ausschlaggebend ist der Gesamtschwerpunkt dieses "Systems aus Radfahrer und Autofahrer" und der bleibt dabei immer gleich, d.h. bei entsprechend schwererem Auto liegt der Gesamtschwerpunkt fast beim Auto.
Und jetzt könnte es einfach sein zu verstehen, dass wenn das Auto tatsächlich steht und der Radfahrer mit 30km/h angefahren kommt, die Impulsänderung bei elastischem Stoß (kein Abbau, keine Knautschzone) bei frontalem Aufprall doppelt so groß ist, d.h. auch die Krafteinwirkung doppelt so groß ist, weil der Impuls nicht abgebaut wird, er wird in Gegenrichtung "umgedreht", d.h. die Impulsänderung ist noch größer(doppelt bei Frontalstoß - wer will nehme einen "Flummi-Ball" und daran denken, die Impulserhaltung bezieht sich auf das Gesamtsystem, nicht nur auf den Flummi-Ball). Wenn jetzt noch das Auto sich bewegt, dann kommt der Impuls vom Auto noch dazu,
Will man übrigens solche Kollisionen möglichst ungefährlich ablaufen lassen, dann muss man dafür sorgen, dass die Impulsänderung über eine entsprechend lange Zeit erfolgt, so wie bei einem Bungeesprung oder Feuerwehrsprungtuch, wobei bei letzterem gilt, dass das nicht unnachgiebig straff gezogen sein darf und idealerweise wird versucht die "Haltehöhe" des Sprungtuchs zur Dämpfung auszunutzen. Beim Sprungtuch gibt es durch die Haltehöhe der Feuerwehrleute drumherum eine Grenze bis zu welcher Höhe das geht und deshalb kann man bei großen leicht aufgeblasenen Sprungkissen erkennen, dass die sehr, sehr dick sind (über Mannshoch) und damit auch für Sprünge aus größeren Höhen sich eignen.
Die deutliche Diskrepanz bei Radfahrer Autokollision gegenüber Radfahrer Bodenkollision könnte damit eigentlich einleuchten. Eigentlich könnte das beim Unfallgeschehen von Fußgängern mit Autos sogar klar sein, denn die Masse ist nicht sehr unterschiedlich und die höhere Geschwindigkeit oft nicht gegeben (z.B. an Steigungen). Fußgänger, die von Autos "erwischt" werden haben deshalb immer schlechte Überlebenschancen. Ich hatte extra einmal das Beispiel von 2 getöteten Radfahrern gepostet, die von einem Autofahrer "erwischt" wurden und die dabei gar nicht auf der Straße gefahren sind, sondern seitlich von der Landstraße in einer Feldwegeinmündung standen und eine Pause gemacht hatten. Die waren in dem Moment eigentlich so was wie Fußgänger, allerdings wurde der Unfall als Auto gegen Radfahrer beschrieben.
 
Ist es so schwer, sich vorzustellen, dass Deine Schlagenergie in Verformungsarbeit und Reibungswärme im Klotz umgewandelt wird, ohne dass der Klotz dabei gespaltet werden muss?
Viele wissen das mit der Energieumwandlung nicht und noch welche habe das Schulwissen, wenn sie es hatten, im Leben längst verdrängt. Die Erklärung, die Bewegungsenergie wird in Wärme umgewandelt, zeigt, dass der Erklärende mehr nicht weiß oder mehr nicht erklären kann.

Wenn der Klotz oder der Helm auseinander fliegt, ist dabei nicht nur Wärmeenergieumwandlung, sondern eine Kraftumlenkung, die man sehen kann. Beim Holzhacken spielt es u.a. auch eine Rolle, dass der Klotz nicht mit dem Hauklotz verbunden ist.
Die Schlageinwirkung auf den Hauklotz oder den Kopf ist schonender. Natürlich ist es nur ein Teil der einwirkenden Kraft.

Wenn ein Helm die auf den Kopf einwirkende Schlagenergie allein in Wärme umwandeln könnte, wäre das eine tolle Erfindung.
 
Beim Sprungtuch ......
....deshalb kann man bei großen leicht aufgeblasenen Sprungkissen erkennen, dass die sehr, sehr dick sind (über Mannshoch) und damit auch für Sprünge aus größeren Höhen sich eignen.
Also würde uns Radfahrern ein gaaaanz großer Polster-Helm helfen. Ein Michelinmännchen-Anzug noch besser. Dann bräuchten wir aber wirklich die Helmpflicht.
 
Wenn ein Helm die auf den Kopf einwirkende Schlagenergie allein in Wärme umwandeln könnte, wäre das eine tolle Erfindung.

Schon mal etwas von reversibler und irreversibler Verformungsarbeit gehört?

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Diese Verformungsarbeit muss das Styropor im Helm aufnehmen, wenn es danach (!) bricht, weil die Belastungsgrenze erreicht ist, ist es ok, bricht der Helm aber schon vorher (durch Spalteinwirkung), knallt der Kopf wie beim Balsaholz quasi ungebremst auf den Boden.
 
das ist leider noch viel schlimmer. Die Physik mit Impulserhaltung und der wirkenden Kraft bei Impulsänderungen deutet da auf die fast doppelt so hohe Kraft, die auf den Menschen(Kopf) einwirkt hin. Die einfache Erklärung dazu ist, dass die auftretende Kraft bei der Impulsänderung direkt proportional zum Impuls und umgekehrt proportional zur Zeit in der die Änderung statt findet ist.
Bei gleichem Bremsweg verteilt auf doppelt so viel Zeit, weil dann eben identischer Rückbeschleunigungsweg dazu käme. Klar, das zurückspringen wäre Nicht Gut, aber der Betrag der Energie ist nicht das Problem sondern die zeitliche Verteilung. Wenn du im ICE den Kopf gegen den Vordersitz lehnst und dann fährt er ausgehend von 250 in den Bahnhof ein dann wird da dem Kopf enorm viel Bewegungsenergie entzogen, aber eben nicht von jetzt auf gleich. Und wenn der Bahnhof zufällig Leipzig ist und dann fährt der Zug irgendwann in Gegenrichtung weiter dann hat man vielleicht irgendwann Kopfschmerzen von dem ganzen Gebrummel, aber die hätte man bei konstanter Geschwindigkeit genau so.
 
Zuletzt bearbeitet:
bricht der Helm aber schon vorher (durch Spalteinwirkung), knallt der Kopf wie beim Balsaholz quasi ungebremst auf den Boden.
Sollte der Helm dabei wie die Scheite beim Holzhacken mit mindestens Einschlaggeschwindigkeit davonsausen wäre das tatsächlich tragisch. In der Realität geht ein Riss durchs Material aber es bleibt trotzdem zwischen Kopf und Gegner eingeklemmt, denn die drücken in dem Moment ziemlich feste. Die Abstimmung wird dabei sicherlich etwas weicher, aber ob das nun wirklich ein Nachteil ist oder vielleicht auch ein Vorteil das steht in den Sternen, dazu müsste man erstens den genauen Beschleunigungsverlauf kennen und zweitens ebenso genau wissen wie das Hirn auf unterschiedliche Beschleunigungsverläufe reagiert. Für dieses Wissen fehlen die Freiwilligen.

Wenn man mir der Axt auf den Fahrradhelm haut, dann ist das natürlich nicht so gut, das stimmt. Da sollte dann besser kein Kopf drunter sein. Ein Stahlhelm würde vielleicht helfen, oder seine faserverstärken jüngeren Brüder, aber ob das wirklich gesundheitlichen Wert hätte oder lediglich ob man der Verwandschaft einen offenen Sarg zumuten kann, die Frage bleibt hoffentlich Spekulation...
 
Schon mal etwas von reversibler und irreversibler Verformungsarbeit gehört?
Vielleicht irgendwann. Wieso fragst Du so?
Aber ich kann das vertragen. 🙂

Hast Du eigentlich etwas bewiesen, mit dem Hereinkopieren der Formeln?

Diese Verformungsarbeit muss das Styropor im Helm aufnehmen, wenn es danach (!) bricht, weil die Belastungsgrenze erreicht ist, ist es ok, bricht der Helm aber schon vorher (durch Spalteinwirkung), knallt der Kopf wie beim Balsaholz quasi ungebremst auf den Boden.
Diese Sätze haben es in sich, hören sich klug an. Wenn wir nur wüssten welches die Belastungsgrenze ist, an welcher Stelle des Helms und beim Aufprall auf was? Boden, Grenzstein, Autotür...? Nach der Verformungsarbeit bricht ein Helm? Danach? Von was denn?
Die Axt wird beim Holzspalten gebremst. Du behauptest das Gegenteil? 😗
 
Sollte der Helm dabei wie die Scheite beim Holzhacken mit mindestens Einschlaggeschwindigkeit davonsausen wäre das tatsächlich tragisch. In der Realität geht ein Riss durchs Material aber es bleibt trotzdem zwischen Kopf und Gegner eingeklemmt, denn die drücken in dem Moment ziemlich feste. Die Abstimmung wird dabei sicherlich etwas weicher, aber ob das nun wirklich ein Nachteil ist oder vielleicht auch ein Vorteil das steht in den Sternen, dazu müsste man erstens den genauen Beschleunigungsverlauf kennen und zweitens ebenso genau wissen wie das Hirn auf unterschiedliche Beschleunigungsverläufe reagiert. Für dieses Wissen fehlen die Freiwilligen.

Wenn man mir der Axt auf den Fahrradhelm haut, dann ist das natürlich nicht so gut, das stimmt. Da sollte dann besser kein Kopf drunter sein. Ein Stahlhelm würde vielleicht helfen, oder seine faserverstärken jüngeren Brüder, aber ob das wirklich gesundheitlichen Wert hätte oder lediglich ob man der Verwandschaft einen offenen Sarg zumuten kann, die Frage bleibt hoffentlich Spekulation...
Ich glaube durch " Unfreiwillige" ist über Beschleunigungsverläufe und Verletzungsmuster durch die Gerichtsmedizin einiges bekannt. ( z. B. böswilliges Kleinkindschütteln und so furchtbares Zeug um dies nachzuweisen)
Ich glaube aber, dass Gutachten sehr teuer sind und eher selten erstellt werden.
 
Also würde uns Radfahrern ein gaaaanz großer Polster-Helm helfen. Ein Michelinmännchen-Anzug noch besser. Dann bräuchten wir aber wirklich die Helmpflicht.

ich hatte einen Link zu einer Weiterentwicklung zum Kopfschutz für Radfahrer gebracht. Da ging es um einen "Airbag" (vgl. wie beim Auto , nur dort eben nicht direkt am Insassen, sondern da ist es direkt um den Insassen, wie Lenkrad, Seitenholme.. angebracht), der wie ein Schal um den Hals gelegt wird und der sich bei einem entsprechenden Vorfall wie der Autoairbag blitzschnell aufbläst und dabei den Kopf schützen kann. Das Aufblasen ist natürlich nicht wörtlich zu nehmen, da geht es um die Wirkung, denn wie beim Auto-Airbag wird der in Form gesprengt durch entsprechende sehr schnelle Sprengladungen (Schwarzpulver wäre wohl tatsächlich zu langsam, was die Zündungsgeschwindigkeit betrifft).
Einziger Nachteil, nach so einem Sturz, Kollision mit "aufgeblasenem" Körperschutz kann man wohl nicht sofort aufsteigen und weiterfahren..... .... .... d.h. aufsteigen geht schon, aber mit dem Sehen wird es problematisch mit sowas um den Kopf herum.
 
Sollte der Helm dabei wie die Scheite beim Holzhacken mit mindestens Einschlaggeschwindigkeit davonsausen wäre das tatsächlich tragisch. In der Realität geht ein Riss durchs Material aber es bleibt trotzdem zwischen Kopf und Gegner eingeklemmt, denn die drücken in dem Moment ziemlich feste. Die Abstimmung wird dabei sicherlich etwas weicher, aber ob das nun wirklich ein Nachteil ist oder vielleicht auch ein Vorteil das steht in den Sternen, dazu müsste man erstens den genauen Beschleunigungsverlauf kennen und zweitens ebenso genau wissen wie das Hirn auf unterschiedliche Beschleunigungsverläufe reagiert. Für dieses Wissen fehlen die Freiwilligen.
Es gibt ja Forschungen die das genau simulieren:

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Aussage zum Bruchverhalten:

Die Helmschale dient einerseits der optimalen Kraftverteilung eines Aufpralls, zum anderen
sorgt die Schale für die Integrität des Helms bei schweren Kollisionen. Es soll ein Abbrechen
von Absorptionsschaum oder sogar ein Zersplittern in mehrere Teile verhindert werden, was
vor allem einen großen Effekt für Folgekollisionen hat.
Außerdem soll die Schale ein
problemloses Abgleiten des behelmten Kopfs von den Anprallobjekten, z.B. der
Straßenoberfläche gewährleisten. Dies soll schwere Halsverletzungen verhindern.
Die gängigste Schalen-Ausführung ist heutzutage die Microshell, d.h. über dem
Absorptionsmaterials ist eine dünne Schale aus Polycarbonat (z.B. Makrolon) angebracht.
alles aus
"Untersuchungen zur Schutzwirkung des Fahrradhelms - UDV Forschungsbericht Nr. 32 (190 Seiten)"
 
Wenn wir nur wüssten welches die Belastungsgrenze ist, an welcher Stelle des Helms und beim Aufprall auf was? Boden, Grenzstein, Autotür...? Nach der Verformungsarbeit bricht ein Helm? Danach? Von was denn?
Schau es Dir im Bild 4 oben an, die Kompression erreicht ihr Maximimum, wenn er danach bricht, hat er seine Funktion maximal erfüllt, mehr geht halt bei der Materialstärke nicht.
 
Es gibt ja Forschungen die das genau simulieren:

Anhang anzeigen 1325697
Wie Holzscheite davonfliegende Helmhälften kann ich da nicht wirklich erkennen?

Aussage zum Bruchverhalten:


alles aus
"Untersuchungen zur Schutzwirkung des Fahrradhelms - UDV Forschungsbericht Nr. 32 (190 Seiten)"
“Es soll ein Abbrechen
von Absorptionsschaum oder sogar ein Zersplittern in mehrere Teile verhindert werden, was
vor allem einen großen Effekt für Folgekollisionen hat.“

Folgekollision. Das ist etwas ganz anderes. Und dafür reicht es auch durchaus aus wenn die Fragmente (Wie z.B. bei Küng) weiter um den Kopf herumhängen, denn bei Folgekollision aus der gleichen Richtung ist eh nichts mehr mit Knautschzone.

Beim Abgleiten stimme ich der Untersuchung uneingeschränkt zu, dafür waren bei meinen “Testflügen“ die leichten Schalen üblicher Radhelmkonstruktionen aber auch vollkommen ausreichend (1x Boss, 1x Furion, jeweils die ungefähr leichtesten Helme ihrer Klasse)
 
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