أثناء الاصطدام ، يتم تحويل طاقة الجسم المتحرك إلى عمل ، وتلعب القوة دورًا مهمًا. لإنشاء معادلة لقوة أي تأثير ، يمكنك ضبط معادلات الطاقة والعمل بشكل متساوٍ مع إيجاد القوة. من هناك ، يكون حساب قوة التأثير سهلاً نسبيًا.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
لحساب قوة التأثير ، اقسم الطاقة الحركية على المسافة.
التأثير والطاقة
تعرف الطاقة بأنها القدرة على القيام بالعمل. أثناء الاصطدام ، يتم تحويل طاقة الجسم إلى عمل. تسمى طاقة الجسم المتحرك بالطاقة الحركية ، وتساوي نصف كتلة الجسم مضروبة في مربع سرعته:
KE = \ frac {1] {2} mv ^ 2
عند التفكير في قوة تأثير جسم ساقط ، يمكنك حساب طاقة الجسم عند نقطة تأثيره إذا كنت تعرف الارتفاع الذي تم إسقاطه منه. يُعرف هذا النوع من الطاقة باسم طاقة الجاذبية الكامنة وهي تساوي كتلة الجسم مضروبة في الارتفاع الذي سقط منه والتسارع بسبب الجاذبية:
PE = mgh
التأثير والعمل
يحدث العمل عندما يتم تطبيق قوة لتحريك جسم ما مسافة معينة. لذلك ، الشغل يساوي القوة مضروبة في المسافة:
W = فد
نظرًا لأن القوة هي أحد مكونات الشغل والتأثير هو تحويل الطاقة إلى عمل ، يمكنك استخدام معادلات الطاقة والعمل لحل قوة التأثير. المسافة المقطوعة عندما يتم إنجاز العمل بواسطة تأثير تسمى مسافة التوقف. هي المسافة التي يقطعها الجسم المتحرك بعد حدوث الاصطدام.
تأثير سقوط الجسم
لنفترض أنك تريد معرفة قوة تأثير صخرة كتلتها كيلوغرام واحد تسقط من ارتفاع مترين وتغرس نفسها بعمق سنتيمترين داخل لعبة بلاستيكية. الخطوة الأولى هي تعيين معادلات طاقة وضع الجاذبية والعمل بشكل متساوٍ مع إيجاد القوة.
W = PE = Fd = mgh \ يشير إلى F = \ frac {mgh} {d}
الخطوة الثانية والأخيرة هي التعويض بالقيم من المسألة في معادلة القوة. تذكر استخدام الأمتار ، وليس السنتيمترات ، لجميع المسافات. يجب التعبير عن مسافة التوقف التي تبلغ سنتيمترين في صورة مائتي متر. كذلك ، فإن التسارع الناتج عن الجاذبية على الأرض هو دائمًا 9.8 أمتار لكل ثانية في الثانية. ستكون قوة التأثير من الصخرة:
F = \ frac {(1) (9.8) (2)} {0.02} = 980 \ text {N}
تأثير من كائن متحرك أفقيًا
لنفترض الآن أنك تريد معرفة قوة التأثير لسيارة تزن 2200 كيلوغرام تتحرك بسرعة 20 مترًا في الثانية وتصطدم بجدار أثناء اختبار الأمان. مسافة التوقف في هذا المثال هي منطقة الانهيار للسيارة ، أو المسافة التي تقصر بها السيارة عند الاصطدام. لنفترض أن السيارة مضغوطة بما يكفي لتكون أقصر بثلاثة أرباع متر مما كانت عليه قبل الاصطدام. مرة أخرى ، الخطوة الأولى هي ضبط معادلات الطاقة - الطاقة الحركية هذه المرة - والعمل بشكل متساوٍ مع إيجاد القوة.
W = KE = Fd = \ frac {1} {2} mv ^ 2 \ implies F = \ frac {1/2 mv ^ 2} {d}
الخطوة الأخيرة هي التعويض بالقيم من المسألة في معادلة القوة:
F = \ frac {1/2 (2،200) (20) ^ 2} {0.75} = 586،667 \ text {N}
