forza di impatto e impulso
* Force è una spinta o un tiro che provoca un cambiamento nel movimento di un oggetto.
* Impulse è il cambiamento nel momento di un oggetto. È il prodotto della forza e il tempo su cui agisce quella forza.
L'equazione
La relazione tra forza d'impatto, impulso e tempo è:
* impulso (j) =force (f) × time (t)
Dato che abbiamo a che fare con un cambiamento nel momento, possiamo anche esprimere l'impulso come:
* impulse (j) =modifica nel momento (Δp) =massa (m) × (velocità finale (v_f) - velocità iniziale (v_i))
Il pezzo mancante
Per calcolare la forza di impatto, dobbiamo sapere quanto tempo impiega l'oggetto a riposare dopo l'impatto.
* Scenario 1: Se l'oggetto colpisce una superficie molto dura e si ferma quasi istantaneamente (ad es. Calcestruzzo), la forza di impatto sarà molto alta.
* Scenario 2: Se l'oggetto colpisce una superficie più morbida (ad esempio, una pila di cuscini), il tempo di impatto sarà più lungo e la forza di impatto sarà inferiore.
come trovare la forza di impatto:
1. Calcola la velocità finale dell'oggetto (V_F) appena prima dell'impatto. È possibile utilizzare la seguente equazione per la caduta libera:
* v_f² =v_i² + 2 * a * d
* Dove:
* v_i =velocità iniziale (0 m/s in questo caso)
* A =accelerazione dovuta alla gravità (9,8 m/s²)
* d =distanza (2 metri)
2. Calcola la variazione del momento (ΔP) sottraendo il momento iniziale (0) dal momento finale (velocità finale di massa x).
3. Misurare o stimare il tempo (t) impiegato dall'oggetto per fermare dopo l'impatto.
4. Usa l'equazione:force (f) =impulse (Δp) / time (t)
Esempio:
Diciamo che l'oggetto colpisce una superficie e si riposano in 0,1 secondi.
1. Calcola la velocità finale: v_f² =0² + 2 * 9.8 * 2 =39.2, quindi v_f =√39.2 ≈ 6,26 m/s
2. Calcola la modifica del momento: ΔP =100 kg * (6,26 m/s - 0 m/s) =626 kg * m/s
3. Usa l'equazione: Forza (f) =626 kg*m / s / 0,1 s =6260 N
Nota importante: Questo calcolo è un'approssimazione. In realtà, le forze di impatto possono essere complesse e dipendono da vari fattori come l'elasticità dei materiali coinvolti, l'angolo di impatto e altro ancora.
