ในระหว่างการกระแทก พลังงานของวัตถุเคลื่อนที่จะถูกแปลงเป็นงาน และแรงก็มีบทบาทสำคัญ ในการสร้างสมการของแรงของการกระทบใดๆ คุณสามารถตั้งค่าสมการพลังงานและทำงานให้เท่ากันและแก้หาแรงได้ จากตรงนั้น การคำนวณแรงกระแทกนั้นค่อนข้างง่าย
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
ในการคำนวณแรงกระแทก ให้หารพลังงานจลน์ด้วยระยะทาง
ผลกระทบและพลังงาน
พลังงานถูกกำหนดให้เป็นความสามารถในการทำงาน ในระหว่างการกระแทก พลังงานของวัตถุจะถูกแปลงเป็นงาน พลังงานของวัตถุเคลื่อนที่เรียกว่าพลังงานจลน์ และมีค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของมวลของวัตถุคูณด้วยกำลังสองของความเร็ว
KE=\frac{1]{2}mv^2
เมื่อคิดถึงแรงกระแทกของวัตถุที่ตกลงมา คุณสามารถคำนวณพลังงานของวัตถุที่จุดกระทบได้ หากคุณทราบความสูงที่วัตถุตกลงมา พลังงานประเภทนี้เรียกว่าพลังงานศักย์โน้มถ่วงและมีค่าเท่ากับมวลของวัตถุคูณด้วยความสูงที่ตกหล่นและความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง:
PE=mgh
ผลกระทบและการทำงาน
งานเกิดขึ้นเมื่อใช้แรงเคลื่อนวัตถุในระยะหนึ่ง ดังนั้นงานจึงเท่ากับแรงคูณด้วยระยะทาง:
W=Fd
เนื่องจากแรงเป็นส่วนประกอบของงาน และผลกระทบคือการแปลงพลังงานเป็นงาน คุณจึงใช้สมการพลังงานและงานแก้หาแรงกระทบได้ ระยะทางที่เดินทางเมื่องานเสร็จสิ้นโดยการกระแทกเรียกว่าระยะหยุด คือระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่หลังจากเกิดการกระแทก
ผลกระทบจากวัตถุที่ตกลงมา
สมมติว่าคุณต้องการทราบแรงกระแทกของหินที่มีมวล 1 กิโลกรัมซึ่งตกลงมาจากความสูง 2 เมตร และฝังตัวเองลึกลงไป 2 เซนติเมตรในของเล่นพลาสติก ขั้นตอนแรกคือการกำหนดสมการพลังงานศักย์โน้มถ่วงและทำงานเท่ากันและแก้หาแรง
W=PE=Fd=mgh \หมายถึง F=\frac{mgh}{d}
ขั้นตอนที่สองและขั้นสุดท้ายคือการแทนค่าจากปัญหาลงในสมการของแรง อย่าลืมใช้เมตร ไม่ใช่เซนติเมตร ในทุกระยะทาง ระยะหยุดสองเซนติเมตรต้องแสดงเป็นสองร้อยเมตร นอกจากนี้ ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกยังอยู่ที่ 9.8 เมตรต่อวินาทีต่อวินาที แรงกระแทกจากหินจะเป็น:
F=\frac{(1)(9.8)(2)}{0.02}=980\text{ N}
ผลกระทบจากวัตถุที่เคลื่อนที่ในแนวนอน
สมมติว่าคุณต้องการทราบแรงกระแทกของรถยนต์น้ำหนัก 2,200 กิโลกรัมที่เดินทางด้วยความเร็ว 20 เมตรต่อวินาทีที่ชนกำแพงระหว่างการทดสอบความปลอดภัย ระยะหยุดในตัวอย่างนี้คือโซนยู่ยี่ของรถ หรือระยะทางที่ทำให้รถสั้นลงเมื่อกระทบ สมมติว่ารถถูกบีบให้สั้นกว่าที่เคยเป็นก่อนชนสามในสี่ของเมตร อีกครั้ง ขั้นตอนแรกคือการกำหนดสมการพลังงาน -- คราวนี้พลังงานจลน์ -- และทำงานเท่ากันและแก้หาแรง
W=KE=Fd=\frac{1}{2}mv^2 \implies F = \frac{1/2 mv^2}{d}
ขั้นตอนสุดท้ายคือการแทนค่าจากโจทย์ลงในสมการกำลัง:
F = \frac{1/2 (2,200)(20)^2};{0.75}=586,667 \ข้อความ{ N}
