Ποια είναι η δύναμη αντίκτυπου μιας ελεύθερης πτώσης 50 λίβρες που πέφτει από 11 ίντσες ύψος;

Εδώ είναι πώς να υπολογίσετε τη δύναμη πρόσκρουσης ενός αντικειμένου 50 λίβρες που πέφτει από 11 ίντσες:

1. Μετατροπή μονάδων:

* βάρος: 50 λίβρες =22,68 kg (περίπου)

* ύψος: 11 ίντσες =0,2794 μέτρα (περίπου)

2. Υπολογίστε την πιθανή ενέργεια:

* Πιθανή ενέργεια (PE) =μάζα (m) * επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g) * ύψος (h)

* PE =22,68 kg * 9,8 m/s² * 0,2794 m

* PE ≈ 62,4 joules

3. Υπολογίστε την ταχύτητα πριν από την πρόσκρουση:

* Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ακόλουθη εξίσωση για να βρούμε την ταχύτητα (v) λίγο πριν την πρόσκρουση:

* v² =2 * g * h

* V² =2 * 9,8 m/s² * 0,2794 m

* V ≈ 2,34 m/s

4. Υπολογίστε την ώθηση:

* Impulse (j) =αλλαγή στην ορμή (ΔP)

* ΔΡ =Μ * ΔV (όπου ΔV είναι η αλλαγή της ταχύτητας, η οποία είναι ίση με την τελική ταχύτητα, V)

* J =22,68 kg * 2,34 m/s

* J ≈ 53,1 NS (Newton-Seconds)

5. Εκτίμηση της δύναμης αντίκτυπου:

* δύναμη (f) =Impulse (j) / Ώρα (t)

* Το πρόβλημα είναι ότι δεν γνωρίζουμε το χρόνο (t) του αντίκτυπου. Η δύναμη εξαρτάται από το χρόνο που χρειάζεται για να έρθει το αντικείμενο σε πλήρη στάση. Ένας μεγαλύτερος χρόνος επιπτώσεων έχει ως αποτέλεσμα μια χαμηλότερη δύναμη και αντίστροφα.

* Για να κάνετε μια εκτίμηση: Υποθέστε έναν πολύ σύντομο χρόνο αντίκτυπου, όπως 0,01 δευτερόλεπτα (που είναι πολύ σύντομο χρονικό διάστημα).

* f =53,1 ns / 0,01 s ≈ 5310 n

Σημαντικές σημειώσεις:

* Αυτός είναι ένας απλοποιημένος υπολογισμός. Υποθέτει μια τέλεια ανελαστική σύγκρουση, που σημαίνει ότι η κινητική ενέργεια του αντικειμένου απορροφάται από την πρόσκρουση.

* Οι δυνάμεις επιπτώσεων του πραγματικού κόσμου είναι πολύπλοκες. Το υλικό του αντικειμένου, η επιφάνεια που χτυπά και η γωνία κρούσης παίζουν ρόλο στην πραγματική δύναμη.

Συμπέρασμα:

Η εκτιμώμενη δύναμη πρόσκρουσης ενός αντικειμένου 50 lbs που πέφτει από 11 ίντσες είναι περίπου 5310 Newton, υποθέτοντας πολύ σύντομο χρόνο αντίκτυπου 0,01 δευτερολέπτων. Ωστόσο, αυτό είναι απλώς μια ακατάλληλη εκτίμηση. Οι δυνάμεις επιπτώσεων του πραγματικού κόσμου είναι πολύ πιο πολύπλοκες και μπορεί να ποικίλουν σημαντικά με βάση τους παράγοντες που αναφέρονται παραπάνω.