Sådan beregnes Force of Impact

Under en påvirkning omdannes energien i et bevægeligt objekt til arbejde, og kraft spiller en vigtig rolle. For at skabe en ligning for kraften af ​​enhver påvirkning, kan du sætte ligningerne for energi og arbejde lige til hinanden og løse for kraft. Derefter er det relativt nemt at beregne kraften af ​​en effekt.

TL; DR (for lang tid, ikke læst)

For at beregne kraften, dividerer kinetisk energi efter afstand. F = (0,5 * m * v ^ 2) ÷ d

Virkning og energi

Energi defineres som evnen til at arbejde. Under en påvirkning omdannes en objekts energi til arbejde. Energien i et bevægende objekt kaldes kinetisk energi, og er lig med halvdelen af ​​objektets massetider kvadratet af dets hastighed: KE = 0,5 × m × v ^ 2. Når du tænker på slagkrafts slagkraft, kan du beregne objektets energi ved dens punkt, hvis du kender højden, hvorfra den blev droppet. Denne type energi er kendt som gravitationspotentiale energi og er lig med objektets masse multipliceret med den højde, hvorfra den blev droppet, og accelerationen på grund af tyngdekraften: PE = m × g × h.

Impact og Arbejde

Arbejde opstår, når der anvendes en kraft til at flytte en genstand en vis afstand. Derfor er arbejdet lig med kraft multipliceret med afstand: W = F × d. Fordi kraft er en komponent i arbejdet og en påvirkning er omdannelsen af ​​energi til arbejde, kan du bruge ligningerne til energi og arbejde for at løse effekten. Afstanden, der tilbagelægges, når arbejdet udføres ved en indvirkning, kaldes stopafstanden. Det er den afstand, der er rejst af det bevægende objekt, efter at virkningen er opstået.

Virkning fra et faldende objekt

Antag at du vil vide slagkraften af ​​en sten med en masse på 1 kilo falder fra en højde på to meter og anbringer sig selv to centimeter dybt inde i en plastik legetøj. Det første skridt er at indstille ligningerne for gravitationspotentiel energi og arbejde i forhold til hinanden og løse for kraft. W = PE er F × d = m × g × h, så F = (m × g × h) ÷ d. Det andet og sidste trin er at tilslutte værdierne fra problemet til ligningen for kraft. Husk at bruge meter, ikke centimeter, for alle afstande. Stopafstanden på to centimeter skal udtrykkes som to hundrede meter af en meter. Også accelerationen på grund af tyngdekraft på Jorden er altid 9,8 meter pr. Sekund pr. Sekund. Effekten fra stenen vil være: (1 kg × 9,8 m /s ^ 2 × 2 m) ÷ 0,02 m = 980 Newtons.

Virkning fra et vandret bevægende objekt

Nu formode, at du vil vide effektkraften af ​​en 2.200 kilo bil, der rejser 20 meter pr. sekund, der går ned i en mur under en sikkerhedstest. Stopafstanden i dette eksempel er bilens krumplingszone eller den afstand, hvormed bilen forkortes på slag. Antag, at bilen er knust nok til at være tre fjerdedele af en meter kortere end den var før effekten. Igen er det første skridt at sætte ligningerne for energi - denne gang kinetisk energi - og arbejde lige i forhold til hinanden og løse for kraft. W = KE er F × d = 0,5 × m × v ^ 2, så F = (0,5 × m × v ^ 2) ÷ d. Det sidste trin er at tilslutte værdierne fra problemet til ligningen for kraft: (0,5 × 2 200 kilo × (20 meter /sekund) ^ 2) ÷ 0,75 meter = 586,667 Newtons.