Tuossa viikonloppuna tuli reissussa kaveriporukan kanssa väittely aiheesta: Kun juna törmää hirveen!
Varmaankin ihan perus laskua, mutta minkä on nuorena fysiikasta oppinut, niin sen on vanhana unohtanut...eikä oikeen oo netistäkään löytäny mitään(ei siis osaa vaan ettiä!).
Eli jos on vaikkapa se 400 kg painava hirvi ja juna, joka törmää tähän eläimeen vaikkapa vauhdilla 100 km/h, niin millä voimalla hirvi mätkähtää junan keulaan?
Kai siinä nyt on kaikkea, mitä pitäis ottaa huomioon(olettaisin), mutta jos ois ihan perustapaus, josta sais jonkunlaista osviittaa, millaisista voimista on yleensä kyse?!
Varmaankin ihan perus laskua, mutta minkä on nuorena fysiikasta oppinut, niin sen on vanhana unohtanut...eikä oikeen oo netistäkään löytäny mitään(ei siis osaa vaan ettiä!).
Eli jos on vaikkapa se 400 kg painava hirvi ja juna, joka törmää tähän eläimeen vaikkapa vauhdilla 100 km/h, niin millä voimalla hirvi mätkähtää junan keulaan?
Kai siinä nyt on kaikkea, mitä pitäis ottaa huomioon(olettaisin), mutta jos ois ihan perustapaus, josta sais jonkunlaista osviittaa, millaisista voimista on yleensä kyse?!
Vastaukset 5
Vanhimmat
voima on sama kuin hirvi törmäisi kallioon 100km vauhdilla, tai hirvi rämähtäisi rekan keulaan, joka kulkee satasta. Kolarin ensi sekunnin sadasosat ovat samanlaisia vaikka motoristi törmäisi hirveen. Tilanne muuttuu vasta kun kolaroijan nopeus alkaa hidastua merkittävästi. Juna sensijaan ei juuri hidastu ja hirvi alkaa liikkumaan junan mukana.
No näinhän se varmaan on, mutta edelleenkin kiinnostais tietää jotain "voimasuhteita".
Jos nyt leikitään, että se juna uppoaa siihen hirveen vaikkapa 20 cm, ennekuin hirvi lähtee junan osoittamaan suuntaan. En oo ihan varma, mutta tuon tiedon saattaa tarvita?!
Energialla se menee. Hirvi saa satasen vauhtiin kiihtyessään liike-energiaa n. 150 kJ. Jos tuo energia tulee 0.2 metrin matkalla niin voima on n. 750 kN eli kadunmiehen yksiköissä 75 tonnia. Veikkaan että hirvi joustaa enemmän kuin 20 cm ja lisäksi tapahtuu pysyviä muodonmuutoksia.
Eihän se ihan noin menekään, juna tekee hirvenkiihdytystyötä yli 0.2 m matkan koska hirvi lähtee joustaessaan samalla liikkeelle. Voima on siis pienempi kuin laskin.
"Jos nyt leikitään, että se juna uppoaa siihen hirveen vaikkapa 20 cm, ennekuin hirvi lähtee junan osoittamaan suuntaan. En oo ihan varma, mutta tuon tiedon saattaa tarvita?!"
Niin, sehän on ihan perusmekaniikkaa että F = ma, eli voima on massa kertaa kiihtyvyys. Hirven massahan olikin tiedossa mutta kiihtyvyys onkin sitten toinen juttu. Junan massa on sen verta isompi että varmasti pakottaa hirven massan kutakuinkin samaan nopeuteen, joka junalla oli ennen törmäystä. Kiihtyvyys saadaan siitä missä ajassa tämä uuteen nopeuteen pakottaminen tapahtuu.
Jos olettaisi että kaikki tapahtuu yhden metrin matkalla niin:
Juna kulkee n. 28 m/s ja metrin matkaan kuluu aikaa n. 35 ms.
F = ma = 400 kg * 28 m/s / 35 ms = 320 kN.
Varmastikaan tuo oletus ei ole oikein mutta kaipa siitä jotain käsitystä saa. Nämä tällaiset "Kun törmää nopeudella x, kohdistuu voima y", ovat aina aika rankkoja yksinkertaistuksia mutta puolustanevati paikkaansa joissakin yhteyksissä, eli sellaisissa joissa on tarkoitus kertoa että äkkipysäys aika pienestäkin nopeudesta on vaarallisempi juttu kuin äkkiseltään luulisi.