Under en påvirkning omdannes energien fra et bevægeligt objekt til arbejde, og kraft spiller en vigtig rolle. For at skabe en ligning for styrken af enhver påvirkning kan du indstille ligningerne for energi og arbejde lig med hinanden og løse for kraft. Derfra er det relativt let at beregne en påvirkningskraft.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
For at beregne slagkraften skal du dele kinetisk energi med afstand.
Effekt og energi
Energi defineres som evnen til at udføre arbejde. Under en påvirkning omdannes et objekts energi til arbejde. Energien af et objekt i bevægelse kaldes kinetisk energi og er lig med halvdelen af objektets masse gange kvadratet af dets hastighed:
KE = \ frac {1] {2} mv ^ 2
Når du tænker på stødkraften for et faldende objekt, kan du beregne genstandens energi ved dets slagpunkt, hvis du kender højden, hvorfra den blev droppet. Denne type energi kaldes tyngdepotentialenergi, og den er lig med objektets masse ganget med højden, hvorfra den blev droppet, og accelerationen på grund af tyngdekraften:
PE = mgh
Effekt og arbejde
Arbejde opstår, når en kraft påføres for at bevæge en genstand en bestemt afstand. Derfor er arbejde lig med kraft ganget med afstand:
W = Fd
Da kraft er en komponent i arbejdet, og en indvirkning er omdannelsen af energi til arbejde, kan du bruge ligningerne for energi og arbejde for at løse kraften af en påvirkning. Den tilbagelagte afstand, når arbejdet udføres ved en påvirkning, kaldes stopafstanden. Det er den afstand, som den bevægelige genstand har kørt, efter at stødet er sket.
Virkning fra et faldende objekt
Antag, at du vil vide stødkraften af en klippe med en masse på et kilogram, der falder fra en højde på to meter og indlejrer sig to centimeter dybt inde i et plastlegetøj. Det første trin er at indstille ligningerne for tyngdepotentialenergi og arbejde lig med hinanden og løse for kraft.
W = PE = Fd = mgh \ indebærer F = \ frac {mgh} {d}
Det andet og sidste trin er at tilslutte værdierne fra problemet til ligningen for kraft. Husk at bruge målere, ikke centimeter, til alle afstande. Stopafstanden på to centimeter skal udtrykkes som to hundrededele af en meter. Også accelerationen på grund af tyngdekraften på Jorden er altid 9,8 meter pr. Sekund i sekundet. Slagkraften fra klippen vil være:
F = \ frac {(1) (9.8) (2)} {0.02} = 980 \ text {N}
Virkning fra et vandret bevægeligt objekt
Antag nu, at du vil vide stødkraften på en 2.200 kg bil, der kører med 20 meter i sekundet, der styrter ned i en mur under en sikkerhedstest. Stopafstanden i dette eksempel er bilens krøllede zone eller den afstand, hvormed bilen forkorter ved kollision. Antag at bilen er klemt nok til at være tre fjerdedels meter kortere end den var før stød. Igen er det første trin at indstille ligningerne for energi - denne gang kinetisk energi - og arbejde lig med hinanden og løse for kraft.
W = KE = Fd = \ frac {1} {2} mv ^ 2 \ indebærer F = \ frac {1/2 mv ^ 2} {d}
Det sidste trin er at tilslutte værdierne fra problemet til ligningen for kraft:
F = \ frac {1/2 (2.200) (20) ^ 2} {0.75} = 586.667 \ text {N}