Trieciena laikā kustīga objekta enerģija tiek pārveidota par darbu, un spēkam ir svarīga loma. Lai izveidotu vienādojumu jebkura trieciena spēkam, jūs varat iestatīt enerģijas un darba vienādojumus vienādiem un atrisināt spēka dēļ. Turpmāk trieciena spēka aprēķināšana ir salīdzinoši vienkārša.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Lai aprēķinātu trieciena spēku, daliet kinētisko enerģiju ar attālumu.
Ietekme un enerģija
Enerģiju definē kā spēju strādāt. Trieciena laikā objekta enerģija tiek pārveidota par darbu. Kustīga objekta enerģiju sauc par kinētisko enerģiju, un tā ir vienāda ar pusi no objekta masas reizes ar tā ātruma kvadrātu:
KE = \ frac {1] {2} mv ^ 2
Domājot par krītoša priekšmeta trieciena spēku, jūs varat aprēķināt objekta enerģiju tā trieciena punktā, ja zināt augstumu, no kura tas tika nolaists. Šis enerģijas veids ir pazīstams kā gravitācijas potenciāla enerģija, un tā ir vienāda ar objekta masu, kas reizināta ar augstumu, no kura tā tika nomesta, un paātrinājumu gravitācijas dēļ:
PE = mgh
Ietekme un darbs
Darbs notiek, ja tiek pielietots spēks objekta pārvietošanai noteiktā attālumā. Tāpēc darbs ir vienāds ar spēku, kas reizināts ar attālumu:
W = Fd
Tā kā spēks ir darba sastāvdaļa un ietekme ir enerģijas pārvēršana darbā, jūs varat izmantot enerģijas un darba vienādojumus, lai atrisinātu trieciena spēku. Nobraukto attālumu, kad darbs tiek veikts ar triecienu, sauc par apstāšanās attālumu. Tas ir kustīgā objekta nobrauktais attālums pēc trieciena iestāšanās.
Ietekme no krītoša priekšmeta
Pieņemsim, ka vēlaties uzzināt viena kilograma masas klinšu trieciena spēku, kas nokrīt no divu metru augstuma un iegremdējas divus centimetrus dziļi plastmasas rotaļlietas iekšpusē. Pirmais solis ir iestatīt vienādojumus gravitācijas potenciālajai enerģijai un darbam, kas ir vienāds ar otru, un atrisināt spēka dēļ.
W = PE = Fd = mgh \ nozīmē F = \ frac {mgh} {d}
Otrais un pēdējais solis ir pieslēgt problēmas vērtības problēmas vienādojumam. Neaizmirstiet visos attālumos izmantot metrus, nevis centimetrus. Divu centimetru apstāšanās attālums jāizsaka kā divas simtdaļas metra. Arī paātrinājums gravitācijas dēļ uz Zemes vienmēr ir 9,8 metri sekundē sekundē. Trieciena spēks no klints būs:
F = \ frac {(1) (9.8) (2)} {0.02} = 980 \ teksts {N}
Ietekme no horizontāli kustīga objekta
Tagad pieņemsim, ka vēlaties uzzināt trieciena spēku 2200 kilogramus smagai automašīnai, kas pārvietojas ar ātrumu 20 metri sekundē un drošības testa laikā ietriecas sienā. Apstāšanās attālums šajā piemērā ir automašīnas saburzīšanās zona vai attālums, pa kuru automašīna saīsinās trieciena laikā. Pieņemsim, ka automašīna ir pietiekami saspiesta, lai būtu trīs ceturtdaļmetrus īsāka nekā tā bija pirms trieciena. Atkal, pirmais solis ir iestatīt vienādojumus enerģijai - šoreiz kinētiskajai enerģijai - un strādāt vienlīdzīgi viens otram un atrisināt spēka dēļ.
W = KE = Fd = \ frac {1} {2} mv ^ 2 \ nozīmē, ka F = \ frac {1/2 mv ^ 2} {d}
Pēdējais solis ir problēmas vērtību pievienošana spēka vienādojumā:
F = \ frac {1/2 (2200) (20) ^ 2} {0,75} = 586 667 \ teksts {N}