Iskun aikana liikkuvan kohteen energia muuttuu työksi ja voimalla on tärkeä rooli. Jos haluat luoda yhtälön minkä tahansa iskun voimalle, voit asettaa energian ja työn yhtälöt samanarvoisiksi ja ratkaista voimalle. Sieltä iskun voiman laskeminen on suhteellisen helppoa.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Iskuvoiman laskemiseksi jaa kineettinen energia etäisyydellä.
Vaikutus ja energia
Energia määritellään kyvyksi tehdä työtä. Iskun aikana kohteen energia muuttuu työksi. Liikkuvan kohteen energiaa kutsutaan kineettiseksi energiaksi, ja se on yhtä suuri kuin puolet kohteen massasta ja sen neliön neliö:
KE = \ frac {1] {2} mv ^ 2
Kun ajatellaan putoavan kohteen iskuvoimaa, voit laskea kohteen energian sen iskupisteessä, jos tiedät korkeuden, josta se pudotettiin. Tämäntyyppinen energia tunnetaan painovoimapotentiaalienergiana ja se on yhtä suuri kuin kohteen massa kerrottuna korkeudella, josta se pudotettiin, ja painovoimasta johtuvalla kiihtyvyydellä:
PE = mgh
Vaikutus ja työ
Työ tapahtuu, kun voimaa käytetään liikkumaan esine tietyllä etäisyydellä. Siksi työ on yhtä suuri kuin voima kerrottuna etäisyydellä:
W = Fd
Koska voima on työn osa ja vaikutus on energian muuntaminen työksi, voit käyttää energia- ja työyhtälöitä ratkaisemaan iskuvoiman. Kun työ saavutetaan iskulla, kuljettua matkaa kutsutaan pysäytysmatkaksi. Se on etäisyys, jonka liikkuva esine on törmäyksen jälkeen tapahtunut.
Putoavan kohteen vaikutus
Oletetaan, että haluat tietää yhden kilogramman massan kallion iskuvoiman, joka putoaa kahden metrin korkeudesta ja upottuu kahden senttimetrin syvyyteen muovilelun sisään. Ensimmäinen askel on asettaa yhtälöt painovoiman potentiaalienergialle ja työlle keskenään ja ratkaista voimalle.
W = PE = Fd = mgh \ tarkoittaa F = \ frac {mgh} {d}
Toinen ja viimeinen vaihe on kytkeä ongelman arvot voiman yhtälöön. Muista käyttää mittareita, ei senttimetrejä, kaikilla etäisyyksillä. Kahden senttimetrin pysäytysetäisyys on ilmaistava kahtena sadasosana metriä. Myös painovoiman aiheuttama kiihtyvyys Maan päällä on aina 9,8 metriä sekunnissa sekunnissa. Kallion törmäysvoima on:
F = \ frac {(1) (9.8) (2)} {0.02} = 980 \ teksti {N}
Vaakasuoraan liikkuvan kohteen vaikutus
Oletetaan nyt, että haluat tietää 2200 kilogramman painoisen auton, jonka nopeus on 20 metriä sekunnissa, törmäysvoima, joka törmää seinään turvallisuustestin aikana. Pysäytysetäisyys tässä esimerkissä on auton rypistymisalue tai etäisyys, jolla auto lyhenee törmäyksessä. Oletetaan, että auto on pystyssä niin, että se on kolme neljäsosaa metriä lyhyempi kuin ennen iskua. Jälleen ensimmäinen askel on asettaa yhtälöt energialle - tällä kertaa kineettiselle energialle - ja työskennellä samanarvoisesti keskenään ja ratkaista voimalle.
W = KE = Fd = \ frac {1} {2} mv ^ 2 \ tarkoittaa F = \ frac {1/2 mv ^ 2} {d}
Viimeinen vaihe on kytkeä ongelman arvot voiman yhtälöön:
F = \ frac {1/2 (2200) (20) ^ 2} {0,75} = 586667 \ teksti {N}
