Πόση δύναμη ασκεί ένας τοίχος σε φορτηγό 2 τόνων που πηγαίνει 10mph;
δύναμη, χρόνος και ορμή
* δύναμη: Μια ώθηση ή έλξη που μπορεί να αλλάξει την κίνηση ενός αντικειμένου.
* Ώρα: Τη διάρκεια της δύναμης που ενεργεί στο αντικείμενο.
* ορμή: Ένα μέτρο μάζας και ταχύτητας ενός αντικειμένου.
Η σχέση μεταξύ αυτών περιγράφεται από το θεώρημα Impulse -mentum:
impulse =αλλαγή στη δυναμική =δύναμη x ώρα
Το πρόβλημα
Για να υπολογίσετε τη δύναμη, πρέπει να γνωρίζετε το χρόνο που χρειάζεται για να σταματήσει το φορτηγό. Ακολουθούν μερικά σενάρια:
* Στιγμιαία στάση: Εάν το φορτηγό χτυπήσει τον τοίχο και σταματήσει αμέσως (αδύνατο στην πραγματικότητα), η δύναμη θα ήταν απίστευτα υψηλή, ενδεχομένως προκαλώντας καταστροφικές βλάβες.
* Σταδιακή στάση: Εάν το φορτηγό καταρρεύσει στον τοίχο και παίρνει ένα πεπερασμένο χρονικό διάστημα για να σταματήσει, η δύναμη θα ήταν χαμηλότερη.
Πώς να υπολογίσετε τη δύναμη (αν έχετε το χρόνο):
1. Μονάδες μετατροπής:
* 2 τόνοι =4000 λίβρες (υποθέτοντας τους τόνους μας)
* 10 mph =14,67 πόδια ανά δευτερόλεπτο
2. Υπολογίστε την αρχική ορμή:
* Ορμή =ταχύτητα μάζας x
* Ορμή =4000 λίβρες * 14,67 ft/s
3. Υπολογίστε τον χρόνο της πρόσκρουσης: Αυτό είναι το βασικό κομμάτι των πληροφοριών που χρειάζεστε.
4. Υπολογίστε τη δύναμη:
* Force =(αλλαγή της ορμής) / ώρα
* Δεδομένου ότι η τελική ορμή είναι 0 (το φορτηγό σταματά), η αλλαγή της ορμής είναι ίση με την αρχική ορμή.
Σημαντική σημείωση: Η δύναμη που ασκείται από τον τοίχο στο φορτηγό θα ήταν ίση σε μέγεθος, αλλά απέναντι από την κατεύθυνση προς τη δύναμη που ασκείται από το φορτηγό στον τοίχο (τρίτος νόμος του Νεύτωνα).
Παράδειγμα:
Ας υποθέσουμε ότι το φορτηγό διαρκεί 0,1 δευτερόλεπτα για να σταματήσει:
1. Αρχική ορμή =4000 λίβρες * 14,67 ft/s =58,680 λίβρες-πόδια/δευτερόλεπτο
2. Χρόνος =0,1 δευτερόλεπτα
3. Δύναμη =58,680 λίβρες-πόδια / δευτερόλεπτο / 0,1 δευτερόλεπτα =586,800 λίβρες δύναμης
Σημείωση ασφαλείας: Ακόμη και με πολύ σύντομο χρόνο διακοπής, η δύναμη που ασκείται από τον τοίχο θα ήταν εξαιρετικά υψηλή. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι σημαντικό να αποφύγετε συγκρούσεις και να ακολουθήσετε τους νόμους περί κυκλοφορίας.
