Under en påverkan omvandlas energin i ett rörligt objekt till arbete och kraft spelar en viktig roll. För att skapa en ekvation för kraften av någon påverkan kan du ställa ekvationerna för energi och arbete lika med varandra och lösa för kraft. Därifrån är det relativt enkelt att beräkna kraften av en effekt.

TL; DR (för länge, läste inte)

För att beräkna kraften, dela kinetisk energi på avstånd. F = (0.5 * m * v ^ 2) ÷ d

Påverkan och energi

Energi definieras som förmågan att göra arbete. Under en påverkan omvandlas ett objekts energi till arbete. Energin i ett rörligt föremål kallas kinetisk energi, och är lika med en halv av objektets masstider, kvadraten av dess hastighet: KE = 0,5 × m × v ^ 2. När du tänker på en fallande objekts slagkraft kan du beräkna objektets energi vid dess slagpunkt om du känner till höjden från vilken den släpptes. Denna typ av energi kallas gravitationspotentialenergi och är lika med objektets massa multiplicerad med höjden från vilken den tappades och accelerationen på grund av gravitationen: PE = m × g × h.

Påverkan och Arbete

Arbeten inträffar när en kraft appliceras för att flytta ett objekt ett visst avstånd. Därför är arbetet lika med kraft multiplicerat med avståndet: W = F × d. Eftersom kraft är en del av arbetet och en inverkan är omvandlingen av energi till arbete, kan du använda ekvationerna för energi och arbete för att lösa kraften av en påverkan. Avståndet som reste när arbetet åstadkommes genom en slagverk kallas stoppavståndet. Det är det avstånd som reste sig från det rörliga objektet efter det att stödet har inträffat.

Påverkan från ett fallande objekt

Antag att du vill veta en krafts slagkraft med en massa på ett kilo som faller från en höjd av två meter och inbjuder sig två centimeter djupt inuti en plastleksak. Det första steget är att ställa ekvationerna för gravitationspotentialenergi och arbeta lika med varandra och lösa för kraft. W = PE är F × d = m × g × h, så F = (m × g × h) ÷ d. Det andra och sista steget är att ansluta värdena från problemet till ekvationen för kraft. Kom ihåg att använda mätare, inte centimeter, för alla avstånd. Stoppavståndet på två centimeter måste uttryckas som tvåhundradedelar av en meter. Dessutom är accelerationen på grund av gravitationen på jorden alltid 9,8 meter per sekund per sekund. Kraften från rocken kommer att vara: (1 kg × 9,8 m /s ^ 2 × 2 m) ÷ 0,02 m = 980 Newton.

Påverkan från ett horisontellt rörligt föremål

Nu anta att du vill veta effektkraften hos en 2 200 kilo bil som reser vid 20 meter per sekund som kraschar in i en vägg under ett säkerhetsprov. Stoppavståndet i det här exemplet är bilens kromzon eller det avstånd som bilen förkortar på stöten. Antag att bilen är squished tillräckligt för att vara tre fjärdedelar av en meter kortare än den var före påverkan. Återigen är det första steget att ställa ekvationerna för energi - den här gången kinetisk energi - och arbeta lika med varandra och lösa för kraft. W = KE är F × d = 0,5 × m × v ^ 2, så F = (0,5 x m × v ^ 2) ÷ d. Det sista steget är att ansluta värdena från problemet till ekvationen för kraft: (0,5 × 2 200 kilo × (20 meter /sekund) ^ 2) ÷ 0,75 meter = 586,667 Newton.