एक प्रभाव के दौरान, एक चलती वस्तु की ऊर्जा कार्य में परिवर्तित हो जाती है, और बल एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। किसी भी प्रभाव के बल के लिए एक समीकरण बनाने के लिए, आप ऊर्जा के लिए समीकरण सेट कर सकते हैं और एक दूसरे के बराबर काम कर सकते हैं और बल के लिए हल कर सकते हैं। वहां से, प्रभाव के बल की गणना करना अपेक्षाकृत आसान है।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)
प्रभाव बल की गणना करने के लिए, गतिज ऊर्जा को दूरी से विभाजित करें।
प्रभाव और ऊर्जा
ऊर्जा को कार्य करने की क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। एक प्रभाव के दौरान, किसी वस्तु की ऊर्जा कार्य में परिवर्तित हो जाती है। एक गतिमान वस्तु की ऊर्जा को गतिज ऊर्जा कहा जाता है, और यह वस्तु के द्रव्यमान के आधे के बराबर होती है जो इसके वेग के वर्ग के बराबर होती है:
केई=\frac{1]{2}एमवी^2
गिरने वाली वस्तु के प्रभाव बल के बारे में सोचते समय, आप वस्तु की ऊर्जा की गणना उसके प्रभाव बिंदु पर कर सकते हैं यदि आप उस ऊंचाई को जानते हैं जिससे इसे गिराया गया था। इस प्रकार की ऊर्जा को गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा के रूप में जाना जाता है और यह वस्तु के द्रव्यमान को उस ऊँचाई से गुणा करने के बराबर होती है जहाँ से इसे गिराया गया था और गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण:
पीई = एमजीएच
प्रभाव और कार्य
कार्य तब होता है जब किसी वस्तु को एक निश्चित दूरी तक ले जाने के लिए बल लगाया जाता है। इसलिए, कार्य दूरी से गुणा किए गए बल के बराबर है:
डब्ल्यू = एफडी
चूंकि बल कार्य का एक घटक है और प्रभाव ऊर्जा का कार्य में रूपांतरण है, आप ऊर्जा के लिए समीकरणों का उपयोग कर सकते हैं और प्रभाव के बल को हल करने के लिए कार्य कर सकते हैं। जब किसी प्रभाव द्वारा कार्य पूरा किया जाता है तो तय की गई दूरी को स्टॉप डिस्टेंस कहा जाता है। यह गतिमान वस्तु द्वारा प्रभाव पड़ने के बाद तय की गई दूरी है।
गिरने वाली वस्तु से प्रभाव
मान लीजिए कि आप एक किलोग्राम के द्रव्यमान वाली चट्टान के प्रभाव बल को जानना चाहते हैं जो दो मीटर की ऊंचाई से गिरती है और एक प्लास्टिक के खिलौने के अंदर दो सेंटीमीटर गहराई तक समा जाती है। पहला कदम गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा के समीकरणों को सेट करना और एक दूसरे के बराबर काम करना और बल के लिए हल करना है।
W=PE=Fd=mgh \का अर्थ है F=\frac{mgh}{d}
दूसरा और अंतिम चरण समस्या से मूल्यों को बल के समीकरण में प्लग करना है। सभी दूरियों के लिए मीटर का उपयोग करना याद रखें, सेंटीमीटर का नहीं। दो सेंटीमीटर की स्टॉप दूरी को मीटर के दो सौवें हिस्से के रूप में व्यक्त किया जाना चाहिए। साथ ही, पृथ्वी पर गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण हमेशा 9.8 मीटर प्रति सेकंड प्रति सेकंड होता है। चट्टान से प्रभाव का बल होगा:
F=\frac{(1)(9.8)(2)}{0.02}=980\text{ N}
क्षैतिज गतिमान वस्तु से प्रभाव
अब मान लीजिए कि आप 20 मीटर प्रति सेकंड की गति से यात्रा करने वाली 2,200 किलोग्राम की कार के प्रभाव बल को जानना चाहते हैं जो एक सुरक्षा परीक्षण के दौरान दीवार से टकराती है। इस उदाहरण में स्टॉप दूरी कार का क्रंपल ज़ोन है, या वह दूरी जिसके द्वारा कार प्रभाव पर कम हो जाती है। मान लीजिए कि कार को इतना छोटा किया गया है कि वह प्रभाव से पहले की तुलना में तीन चौथाई मीटर छोटा हो। फिर से, पहला कदम ऊर्जा के समीकरणों को सेट करना है - इस बार गतिज ऊर्जा - और एक दूसरे के बराबर काम करना और बल के लिए हल करना।
W=KE=Fd=\frac{1}{2}mv^2 \अर्थात् F = \frac{1/2 mv^2}{d}
अंतिम चरण समस्या से मूल्यों को बल के समीकरण में प्लग करना है:
F = \frac{1/2 (2,200)(20)^2}{0.75}=586,667 \text{ N}