Ποια είναι η δύναμη αντίκτυπου σε ένα αντικείμενο 100kg που πέφτει 2 μέτρα;

Δεν μπορείτε να υπολογίσετε τη δύναμη κρούσης ενός αντικειμένου 100kg που πέφτει 2 μέτρα χωρίς να γνωρίζετε πόσο καιρό χρειάζεται για να σταματήσετε. Εδώ είναι γιατί:

δύναμη κρούσης και ώθηση

* δύναμη είναι μια ώθηση ή έλξη που προκαλεί μια αλλαγή στην κίνηση ενός αντικειμένου.

* Impulse είναι η αλλαγή της ορμής ενός αντικειμένου. Είναι το προϊόν της βίας και ο χρόνος πάνω από το οποίο ενεργεί αυτή η δύναμη.

Η εξίσωση

Η σχέση μεταξύ της δύναμης κρούσης, της ώθησης και του χρόνου είναι:

* Impulse (j) =δύναμη (f) × Χρόνος (t)

Δεδομένου ότι έχουμε να κάνουμε μια αλλαγή στην ορμή, μπορούμε επίσης να εκφράσουμε την ώθηση ως:

* Impulse (j) =Αλλαγή της ορμής (ΔΡ) =μάζα (m) × (τελική ταχύτητα (v_f) - αρχική ταχύτητα (v_i))

Το κομμάτι που λείπει

Για να υπολογίσουμε τη δύναμη αντίκτυπου, πρέπει να γνωρίζουμε πόσο καιρό χρειάζεται για να ξεκουραστεί το αντικείμενο μετά από αντίκτυπο.

* Σενάριο 1: Εάν το αντικείμενο χτυπήσει μια πολύ σκληρή επιφάνεια και σταματήσει σχεδόν αμέσως (π.χ. σκυρόδεμα), η δύναμη κρούσης θα είναι πολύ υψηλή.

* Σενάριο 2: Εάν το αντικείμενο χτυπήσει μια μαλακότερη επιφάνεια (π.χ., ένα σωρό μαξιλαριών), ο χρόνος πρόσκρουσης θα είναι μεγαλύτερος και η δύναμη κρούσης θα είναι χαμηλότερη.

Πώς να βρείτε τη δύναμη αντίκτυπου:

1. Υπολογίστε την τελική ταχύτητα του αντικειμένου (v_f) λίγο πριν την πρόσκρουση. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την ακόλουθη εξίσωση για δωρεάν πτώση:

* v_f² =v_i² + 2 * a * d

* Πού:

* v_i =αρχική ταχύτητα (0 m/s σε αυτή την περίπτωση)

* A =Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (9,8 m/s²)

* D =απόσταση (2 μέτρα)

2. Υπολογίστε την αλλαγή της ορμής (ΔΡ) αφαιρώντας την αρχική ορμή (0) από την τελική ορμή (Mass x Final Velocity).

3. Μετρήστε ή εκτιμήστε το χρόνο (t) παίρνει για να σταματήσει το αντικείμενο μετά από κρούση.

4.

Παράδειγμα:

Ας υποθέσουμε ότι το αντικείμενο χτυπά μια επιφάνεια και έρχεται να ξεκουραστεί σε 0,1 δευτερόλεπτα.

1. Υπολογίστε την τελική ταχύτητα: v_f² =0² + 2 * 9.8 * 2 =39.2, έτσι v_f =√39.2 ≈ 6.26 m/s

2. Υπολογίστε την αλλαγή στην ορμή: ΔΡ =100 kg * (6.26 m/s - 0 m/s) =626 kg * m/s

3. Χρησιμοποιήστε την εξίσωση: Δύναμη (f) =626 kg*m / s / 0.1 s =6260 n

Σημαντική σημείωση: Αυτός ο υπολογισμός είναι μια προσέγγιση. Στην πραγματικότητα, οι δυνάμεις επιπτώσεων μπορούν να είναι πολύπλοκες και εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες όπως η ελαστικότητα των υλικών, η γωνία της πρόσκρουσης και πολλά άλλα.