Як визначити силу удару

Форма входу

1. Запитання для відповідей задають журналісти, а фізики питання задають для того, щоб сформулювати завдання мовою фізики у вигляді, придатному для вирішення. Ви починаєте пропонувати рішення невідомо чого. Це методично неправильно та закономірно веде до помилки.

А по-перше, навіть знаючи час взаємодії dT, все одно не можете розрахувати силу, тому що величина dV у питанні не міститься, а самі Ви її не обговорюєте. А насправді можливі як мінімум три варіанти:

• а). Тіло відскочило від підлоги зі швидкістю V відскоку, і тоді dV = Vo + V відскоку;
• б). Тіло залишилося на підлозі (сплющилось, наприклад), тоді dV = Vo;
• У). Тіло проломило підлогу і полетіло далі, тоді dV = Vo - V подальше.

2. Розмірковувати слід приблизно так: Якщо сформулювати завдання для застосування другого закону Ньютона не вдається, треба подумати: про тіло відомо лише, що воно в момент зіткнення володіє деякою кінетичною енергією. Оскільки в результаті взаємодії зі статтю його швидкість якось змінилася, то частина його енергії була витрачена на якусь роботу. У фізиці робота відбувається проти якихось сил. Залишається з'ясувати природу сил. Очевидно, що в даному випадку це сили пружності.

Отже, при взаємодії кінетична енергія тіла перетворюється на енергію сил пружності, і можна у загальному вигляді записати рівняння:

Екінетична-тіла = Пружності-підлоги + Пружності-тіла.

Про силу пружності відомо, що з малих деформаціях (до межі пружності), вона описується законом Гука:

де k - коефіцієнт пропорційності, а dx - зміщення. А про кінетичну енергію відомо, що вона в загальному випадку складається з енергії поступального руху та енергіїобертання.

Тепер, для самої грубої (але зате простий) оцінки сили можна сформулювати наступне завдання: нехай тіло, що не обертається, пружністю якого можна знехтувати, прямовисно впало на вертикально розташовану пружину (або горизонтальну підлогу) жорсткістю k, при цьому межа пружності пружини (підлоги) не перевищена . Якою буде сила удару (ударного впливу)?

Якщо знехтувати тепловими втратами, можна записати:

де dx — величина усунення верхнього кінця пружини (а вся права частина — потенційна енергія упругодеформованого тіла).

Або якщо знехтувати зміною потенційної енергії падаючого тіла на ділянці dx (оскільки dx m*g*H = k*(dx)**2*0.5

Звідси легко знайти dx і потім обчислити пружну силу.

Якщо ж ми хочемо розрахувати силу точніше, але досить просто, то у формулюванні завдання потрібно додатково обговорити, що тіло стикається з підлогою площиною, і що вирішуватимемо завдання у наближенні лише поздовжнього стиснення (у напрямку падіння) підлоги, не враховуючи зсувні та згинальні. деформації статі, а також нехтуючи втратами на виникнення та поширення ударної звукової хвилі. >

де S – площа взаємодії, h – товщина підлоги, dh – зміщення поверхні підлоги, Е – модуль Юнга матеріалу підлоги.

---