Tijdens een impact wordt de energie van een bewegend object omgezet in werk en speelt kracht een belangrijke rol. Om een ​​vergelijking te maken voor de kracht van een impact, kun je de vergelijkingen voor energie en werk gelijk aan elkaar instellen en voor kracht oplossen. Van daaruit is het berekenen van de kracht van een impact relatief eenvoudig.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Om de kracht van impact te berekenen, deelt u kinetische energie op afstand. F = (0.5 * m * v ^ 2) ÷ d

Impact en energie

Energie wordt gedefinieerd als het vermogen om werk te doen. Tijdens een impact wordt de energie van een object omgezet in werk. De energie van een bewegend object wordt kinetische energie genoemd en is gelijk aan de helft van de massaperiode van het object maal het kwadraat van de snelheid: KE = 0,5 × m × v ^ 2. Wanneer je denkt aan de impactkracht van een vallend object, kun je de energie van het object berekenen op het moment van impact als je de hoogte kent vanwaar het is gevallen. Dit type energie staat bekend als zwaartekracht potentiële energie en is gelijk aan de massa van het object vermenigvuldigd met de hoogte van waaruit het is gevallen en de versnelling als gevolg van de zwaartekracht: PE = m × g × h.

Impact en Werk

Werk vindt plaats wanneer een kracht wordt uitgeoefend om een ​​object een bepaalde afstand te verplaatsen. Daarom is werk gelijk aan kracht vermenigvuldigd met afstand: W = F × d. Omdat geweld een onderdeel van het werk is en impact de omzetting van energie in werk is, kun je de vergelijkingen gebruiken voor energie en werk om de kracht van een impact op te lossen. De afgelegde afstand wanneer het werk wordt bereikt door een botsing, wordt de stopafstand genoemd. Het is de afstand die het bewegende voorwerp aflegt nadat de botsing is opgetreden.

Impact van een vallende object

Stel dat je de impactkracht van een rots wilt weten met een massa van één kilogram die valt van een hoogte van twee meter en insluit zichzelf twee centimeter diep in een plastic speelgoed. De eerste stap is om de vergelijkingen voor zwaartekracht potentiële energie en werk gelijk aan elkaar te maken en op te lossen voor kracht. W = PE is F × d = m × g × h, dus F = (m × g × h) ÷ d. De tweede en laatste stap is om de waarden van het probleem voor kracht in de vergelijking te stoppen. Vergeet niet om meters, niet centimeters te gebruiken voor alle afstanden. De stopafstand van twee centimeter moet worden uitgedrukt als tweehonderdste van een meter. Ook is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht op aarde altijd 9,8 meter per seconde per seconde. De impact van de rots zal zijn: (1 kg × 9,8 m /s ^ 2 × 2 m) ÷ 0.02 m = 980 Newtons.

Impact van een horizontaal bewegend object

Nu stel dat je de impactkracht wilt weten van een auto van 2.200 kilo met een snelheid van 20 meter per seconde die tijdens een veiligheidstest tegen een muur botst. De stopafstand in dit voorbeeld is de kreukelzone van de auto of de afstand waarmee de auto inkort tijdens een botsing. Stel dat de auto genoeg geplet is om driekwart meter korter te zijn dan vóór de botsing. Nogmaals, de eerste stap is om de vergelijkingen voor energie - dit keer kinetische energie - in te stellen en gelijk aan elkaar te werken en op te lossen voor kracht. W = KE is F × d = 0,5 × m × v ^ 2, dus F = (0,5 × m × v ^ 2) ÷ d. De laatste stap is om de waarden van het probleem in de vergelijking voor kracht in te pluggen: (0.5 × 2.200 kilogram × (20 meter /seconde) ^ 2) ÷ 0.75 meter = 586.667 Newton.