Για σύγκριση Ποιο είναι το μέγεθος της επιτάχυνσης που θα βιώσει ένας δοκιμαστικός σωλήνας εάν έπεσε από το ύψος 1,0 m και σταμάτησε σε συνάντηση μήκους 1,0 ms με σκληρό δάπεδο;
Κατανόηση των εννοιών
* Επιτάχυνση: Η επιτάχυνση είναι ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας.
* Ελεύθερη πτώση: Πριν χτυπήσει το πάτωμα, ο δοκιμαστικός σωλήνας βρίσκεται σε ελεύθερη πτώση, επιταχύνοντας λόγω βαρύτητας (περίπου 9,8 m/s2).
* Impact: Η επίδραση με το πάτωμα προκαλεί ταχεία αλλαγή στην ταχύτητα (από προς τα κάτω στο ουσιαστικά μηδέν).
Υπολογισμοί
1. ταχύτητα πριν από την πρόσκρουση: Πρέπει να βρούμε την ταχύτητα του δοκιμαστικού σωλήνα λίγο πριν χτυπήσει το πάτωμα. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ακόλουθη κινηματική εξίσωση:
* V² =U² + 2AS
* Πού:
* V =τελική ταχύτητα (αυτό που θέλουμε να βρούμε)
* u =αρχική ταχύτητα (0 m/s από τότε που πέφτει)
* A =Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (9,8 m/s²)
* s =απόσταση (1,0 m)
* Συνδέστε τις τιμές:
* V² =0² + 2 (9,8 m/s²) (1,0 m)
* V² =19,6 m²/S2
* v =√19.6 m²/s² ≈ 4.43 m/s
2. Επιτάχυνση κατά τη διάρκεια της πρόσκρουσης: Τώρα μπορούμε να υπολογίσουμε την επιτάχυνση κατά τη διάρκεια του αντίκτυπου.
* a =(v - u) / t
* Πού:
* a =επιτάχυνση (αυτό που θέλουμε να βρούμε)
* V =τελική ταχύτητα (περίπου 0 m/s μετά την κρούση)
* u =αρχική ταχύτητα (4.43 m/s λίγο πριν την πρόσκρουση)
* t =χρόνος κρούσης (1,0 ms =0,001 s)
* Συνδέστε τις τιμές:
* a =(0 m/s - 4.43 m/s)/0.001 s
* a =-4430 m/s2
αποτέλεσμα
Το μέγεθος της επιτάχυνσης που βιώνεται από τον δοκιμαστικό σωλήνα κατά τη διάρκεια της κρούσης είναι 4430 m/s2 . Αυτό είναι περίπου 450 φορές Η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας.
Σημαντική σημείωση:
* Αυτός είναι ένας απλοποιημένος υπολογισμός. Στην πραγματικότητα, ο αντίκτυπος μπορεί να μην είναι απόλυτα ελαστικός και η επιτάχυνση μπορεί να διαφέρει κατά τη διάρκεια του σύντομου χρόνου αντίκτυπου.
* Αυτή η υψηλή επιτάχυνση είναι ο λόγος για τον οποίο τα αντικείμενα μπορούν να σπάσουν όταν πέφτουν και να χτυπήσουν μια σκληρή επιφάνεια.
