science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe beïnvloedt de afstand tussen Domino's de snelheid waarmee ze vallen?

Kinderen stellen dominostenen in om ze omver te werpen in visueel interessante kettingreacties, maar universiteitsprofessoren en studenten hebben domino-kettingreacties omgezet in serieuze zaken. De fysica die ketens van vallende dominostenen beïnvloeden, is onderhevig aan meetbare fysieke krachten, inclusief zwaartekracht, impuls en krachtvectoranalyse. De reactie wordt ook beïnvloed door de grootte en de massa van de dominostenen. Dientengevolge vereist het bepalen van de optimale snelheid van een domino-cascade-reactie serieuze wiskundige analyse.

Tijd tussen impacts

Als een domino 1,8 meter hoog zou zijn, zouden waarnemers gemakkelijk kunnen zien hoe snel een domino valt, en de snelheid waarmee het een naburige tegel raakt die op een paar voet afstand staat. Een domino die dichter bij de eerste op een rij staat, zou sneller worden geraakt dan degene die verder weg is geplaatst. Daarom zal de snelheid waarmee een hele keten van dominostenen omvalt, worden beïnvloed door hoe dicht bij elkaar de dominostenen worden geplaatst.

Vallende snelheid -

Als een domino net begint te vallen, beweegt hij langzaam en beïnvloedt daarom de volgende tegel in de rij met weinig kracht. Als de tegels verder uit elkaar worden geplaatst, neemt elke vallende tegelhaak meer snelheid op en genereert daarom een ​​grotere traagheidskracht voordat deze naar de volgende tegel valt. Dus wanneer de tegels verder uit elkaar zijn geraakt, raakt de eerste tegel de tweede met een grotere kracht en kan worden verwacht dat de kettingreactie sneller zal versnellen dan wanneer de tegels dichter bij elkaar staan.

Force Vector Analysis

Een bewegend voorwerp draagt ​​meetbare krachten en in het geval van vallende dominostenen kunnen deze krachten worden onderverdeeld met behulp van vectoranalyse. De vectorkrachten zijn een functie van zowel de hoek van de vallende tegel op het moment van impact als de snelheid van de vallende domino. Als het voorbeeld van een 6-meter hoge tegel wordt gebruikt, als de tegel begint te vallen, zou een persoon die er naast staat minder energie verbruiken om de steen te vangen, net nadat hij begint te bewegen, dan hij of zij zou doen als de tegel meer dan de helft zou zijn weg naar de grond. Bijgevolg wordt er minder kracht uitgeoefend op de aangrenzende tegel door een langzaam bewegende tegel die dichter bij een rechtopstaande positie staat dan een tegel die bijna volledig omver kan vallen voordat deze tegen een aangrenzende tegel botst. Daarom is de afstand tussen de tegels van invloed op de mate waarin elke tegel de volgende raakt en daarom de snelheid van de gehele kettingreactie beïnvloedt.

Het cumulatieve effect meten

Alle variabelen die van invloed zijn op de snelheid van een domino-kettingreactie - de hoeveelheid tijd tussen de botsingen, hoeveel kracht elke tegel heeft op de volgende, en de snelheid waarmee een tegel de volgende in de rij raakt - worden beïnvloed door de afstand tussen de tegels. De belangrijkste vraag is dus op welke afstand, en onder welke hoek, zal een vallende domino de grootste hoeveelheid kracht op de aangrenzende tegel toepassen om een ​​hele rij dominostenen omver te werpen?