Impact Force and Impulse
* kraft är en push eller pull som orsakar en förändring i ett objekts rörelse.
* impuls är förändringen i ett objekts momentum. Det är produkten av kraft och den tid som den kraften agerar.
Ekvationen
Förhållandet mellan slagkraft, impuls och tid är:
* impuls (j) =kraft (f) × tid (t)
Eftersom vi har att göra med en förändring i fart, kan vi också uttrycka impuls som:
* impuls (j) =förändring i momentum (Δp) =massa (m) × (sluthastighet (v_f) - initial hastighet (v_i))
Det saknade stycket
För att beräkna slagkraften måste vi veta hur lång tid det tar för att objektet kommer att vila efter påverkan.
* Scenario 1: Om objektet träffar en mycket hård yta och stannar nästan omedelbart (t.ex. betong) kommer slagkraften att vara mycket hög.
* Scenario 2: Om objektet träffar en mjukare yta (t.ex. en hög med kuddar) kommer påverkan att vara längre och slagkraften blir lägre.
Hur man hittar slagkraften:
1. Beräkna objektets slutliga hastighet (V_F) strax före påverkan. Du kan använda följande ekvation för fritt fall:
* V_F² =V_I² + 2 * A * D
* Var:
* v_i =initial hastighet (0 m/s i detta fall)
* A =acceleration på grund av tyngdkraften (9,8 m/s²)
* D =avstånd (2 meter)
2. Beräkna förändringen i fart (ΔP) genom att subtrahera det första momentumet (0) från det sista momentumet (massa x sluthastighet).
3. mäta eller uppskatta tiden (t) det tar för att objektet ska stoppa efter påverkan.
4. Använd ekvationen:kraft (f) =impuls (Δp) / tid (t)
Exempel:
Låt oss säga att objektet träffar en yta och vilar på 0,1 sekunder.
1. Beräkna sluthastigheten: v_f² =0² + 2 * 9,8 * 2 =39,2, så v_f =√39.2 ≈ 6,26 m/s
2. Beräkna förändring i fart: ΔP =100 kg * (6,26 m/s - 0 m/s) =626 kg * m/s
3. Använd ekvationen: Kraft (f) =626 kg*m / s / 0,1 s =6260 n
Viktig anmärkning: Denna beräkning är en tillnärmning. I verkligheten kan slagkrafter vara komplexa och beror på olika faktorer som elasticiteten hos de involverade materialen, påverkan och mer.
