Jak odległość między kostkami domina wpływa na szybkość ich upadku?

Dzieci ustawiają rzędy kostek domina, aby je przewrócić w wizualnie interesujących reakcjach łańcuchowych, ale profesorowie uniwersyteccy i studenci przekształcili reakcje łańcuchowe domina w poważny biznes. Fizyka, która wpływa na łańcuchy spadających domino, podlega mierzalnym siłom fizycznym, w tym analizie grawitacji, pędu i wektora siły. Na reakcję ma również wpływ wielkość i masa kostek domina. W rezultacie określenie optymalnej szybkości kaskady domina wymaga poważnej analizy matematycznej.

Czas między uderzeniami

Gdyby domino miało sześć stóp wysokości, obserwatorzy z łatwością mogliby zobaczyć, jak szybko spada domino i jak szybko uderza w sąsiednią płytkę stojącą kilka stóp dalej. Domino stojące bliżej pierwszego z rzędu zostałoby uderzone szybciej niż domino znajdujące się dalej. W związku z tym szybkość, z jaką przewraca się cały łańcuch domino, będzie zależeć od tego, jak blisko siebie znajdują się domino.

Spadająca prędkość

Ponieważ domino dopiero zaczyna spadać, porusza się powoli, a zatem uderza w kolejną płytkę w rzędzie z niewielką siłą. Jeśli płytki są umieszczone dalej od siebie, każdy spadający kafelek nabierze większej prędkości, a zatem wygeneruje większą siłę bezwładności, zanim przewróci się na następną płytkę. Tak więc, gdy płytki są dalej od siebie, pierwsza płytka uderza w drugą z większą siłą, a można oczekiwać, że reakcja łańcuchowa przyspieszy szybciej niż w przypadku ułożenia płytek bliżej siebie.

instagram story viewer

Analiza wektora siły

Poruszający się obiekt przenosi mierzalne siły, a w przypadku spadających domino siły te można rozbić za pomocą analizy wektorowej. Siły wektorowe są funkcją zarówno kąta spadającej płytki w momencie uderzenia, jak i prędkości spadającego domina. Korzystając z przykładu płytki o wysokości 6 stóp, jeśli płytka zacznie spadać, osoba stojąca obok niej będzie mniej energia łapiąca płytkę zaraz po tym, jak zacznie się poruszać, niż gdyby płytka znajdowała się więcej niż w połowie drogi do ziemia. W konsekwencji, wolno poruszająca się płytka, która jest bliżej near, wywiera mniejszą siłę na sąsiednią płytkę w pozycji pionowej niż płytka, która może się przewrócić prawie całkowicie, zanim uderzy w sąsiednią dachówka. Dlatego odległość między płytkami wpływa na wielkość, z jaką każda płytka uderza w następną, a tym samym wpływa na szybkość całej reakcji łańcuchowej.

Pomiar skumulowanego efektu

Wszystkie zmienne, które wpływają na szybkość reakcji łańcuchowej domina — czas między uderzeniami, siła każdego z nich płytka dotyczy następnej, a prędkość, z jaką płytka uderza w następną w linii - zależy od odległości między płytki. Kluczowe pytanie brzmi zatem, z jakiej odległości i pod jakim kątem spadające domino przyłoży największą siłę do sąsiedniej płytki, aby przewrócić cały rząd domino?

Teachs.ru
  • Dzielić
instagram viewer