Hei! Osaisiko kukaan auttaa seuraavan tehtävän kanssa?
Ukonilmalla saattaa Suomessakin sataa suuria rakeita, jotka vaurioittavat esimerkiksi autoja. Kuinka suuren keskimääräisen voiman korkealta putoava rae, jonka halkaisija on 4,5 cm, aiheuttaa auton peltipintaan? Oletetaan, että törmäys kestää 3,2 ms ja että rae pomppaa takaisin nopeudella 0,5 v, missä v on törmäysnopeus. Putoavaan rakeeseen vaikuttava ilmanvastus saadaan lausekkeesta
F = ½ cwApv
2
, jossa cw on kappaleen muodosta riippuva vastuskerroin, A on poikkipinta-ala
liikesuuntaa vastaan, p on ilman tiheys ja v rakeen nopeus. Pallon muotoisen rakeen vastuskerroin on 0,5.
En vain pääse laskussa eteenpäin...
Törmäysnopeuteen liittyvä fysiikan tehtävä
Anonyymi
12
907
Vastaukset
- Anonyymi
Tuossa siis tosiaan v^2
- Anonyymi
Rakeen nopeus ei enää kiihdy, kun ilmanvastus on yhtä suuri kuin maan vetovoima. Tästä ehdosta saadaan törmäyshetken nopeus v. Siis
½ cwApv^2 = m g
m on rakeen massa. Sen laskemiseksi tarvitaan myös jään tiheys.
Rakeeseen kohdistuva voima on liikemäärän muutos/aikaväli
F = mv - (-0.5 mv)/dt = 1.5 mv/dt
Auton peltipintaan kohtistuu tämän vastavoima. - Anonyymi
Mikä on kysymys ?
Keskimääräinen voima on liikemäärän mukainen F*t = m*v.
Ongelman muodostaa epämääräisyys, kuinka voima jakautuu kimmoisan ja muodonmuutoksen välillä, eli mikä osa ajasta kuluu liikkeen pysäyttämiseen ja mikä sen takaisin kiihdyttämiseen.- Anonyymi
Siinä on kaksi oletusta:
-törmäys kestää 3,2 ms
-rae pomppaa takaisin nopeudella 0,5 v, missä v on törmäysnopeus
Kai tuo aika tarkoittaa koko törmäysprosessia.
- Anonyymi
Kummasti vaikuttaa taas että joku trolli on asialla.
Epäselvä kysymys ilman riittäviä lähtöarvoja antaa mahdollisuuden loputtomaan saivarteluun.
No on tässä haastettakin, esimerkiksi jos kimmoisan osan voima kasvaisi lineaarisesti (kuin jousivakio) niin ks/m=s''(t) antaa jo riittävästi purtavaa.- Anonyymi
Onkohan niillä oppilailla esim. kokeissa netti käytettävissä. Silloin ymmärtää, että vaikkapa ilman ja jään tiheyden numeroarvoja ei tehtävässä anneta.
- Anonyymi
Rakeen rajanopeuden saa tästä taukukosta;
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/airfri2.html#c4
Sitten menee jo vaikeammaksi, sillä asiaan ryhtyy vaikuttamaan se, onko törmäys kokonaan kimmoinen vai saako rae aikaan myös pysyvää muodonmuutosta. Näihin taas vaikuttavat alueen geometria ja levymateriaalin ominaisuudet. Tosin tulos on edelleen laskettavissa. Levyyn kohdistuvaa iskukuormitusta on tutkittu varsin paljon, sillä asialla on merkitystä mm. ajoneuvojen panssarointien suunnittelussa. - Anonyymi
Asiaahan on näköjään tutkittu sekä teoreettisesti että kokeellisesti:
https://www.hindawi.com/journals/sv/2019/6175206/
Ja ei kun lukemaan!- Anonyymi
Ei ongelma ole rakeen törmäysnopeus, tai paljonko energiasta muuttuu muodonmuutokseen (=3/4), vaan siitä, mitä tarkoitetaan keskimääräisellä voimalla.
Impulssin kaavan mukaan vakiovoimalla voidaan muuttaa nopeutta edellä esitetyn mukaan, mutta onko näin laskettu voima keskimääräinen voima ?
Kimmoisella osalla voima muuttuu matkan, ei ajan suhteen lineaarisesti, kun taas keskimääräinen voima on summa ajan suhteen.(oletan)
Edellä oli jo esitetty yhteys ajan ja voiman välille kun voima kasvaa lineaarisesti matkan suhteen joka on muotoa ( s''(t)=a*s), jossa riittää voimistelua riittävästi.
- Anonyymi
Tätä voisi varmaan soveltaa laskelmissa:
https://www.eng.mu.edu/nagurka/NagurkaHuang_MassSpringDamperModelBouncingBall_ACC04.pdf - Anonyymi
Näin on maailmalla vastaavanlaista ongelmaa käsitelty:
https://people.engineering.olemiss.edu/~eke/MFDL/shaking/BallImpact.pdf - Anonyymi
Aloittajan kannattaisi ensin perehtyä rakeen rakenteeseen ja sitten hiukan miettiä, mitä kysyy. Aluksi voi harjoitella ihan vaan itse tekemillään jääpalloilla. Niitä sulattamalla ja kerrostamalla oppii jotain perustietoja erilaisista jäistä.
Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.
Luetuimmat keskustelut
SDP jo 100 % suositumpi kuin persut
Kertoo Hesarin uusin kannatuskysely. Demareiden kannatus on miltei tuplat verrattuna persuihinl. Suomen kansa ei selväst21214165Ikävä sinua mies
Vuosia kuluu, mutta tunteet ei ole hävinnyt. Tasoittuneet toki, kun ei olla nähty. Järki palannut päähän kuitenkin. Se i555797Mikä tämä henkilö mahtaa touhuta Parkanossa
Kamalaa https://www.ylasatakunta.fi/teksti/pirkanmaan-karajaoikeus-vangitsi-koiran-tappamisesta-epaillyn-6.68.127794.b58694983Orpo: Velkajarrua vastustavaa puoluetta vaikea ajatella hallitukseen
No Minja Koskelan kommunistipuolue jäi ulos tuosta. Kaikki eduskuntapuolueet vasemmistoliittoa lukuun ottamatta sopivat2863902PS ylivoimainen nousija myös HS:n gallupissa, SDP laskee taas
https://www.verkkouutiset.fi/a/hs-gallup-sdpn-suosio-laskee-ps-nousussa/#0a7d2507 Ylivoimainen viime kuukausien nousija1203634Valtavasti suomalaisia asunnottomina, mutta ei yhtään somalia
tai muuta kehitysmaalaista. Mites tässä näin kävi? Tiedän hyvin, että esim. somaleita lentää ulos mm. Hekan asunnoista,1373617Hienoa! Eduskunta luopui käteisen käytöstä
Nyt tuo sama muutos pitää saada myös muuhun yhteiskuntaan. Käteistähän ei tarvitse tänä päivänä enää kuin rikolliset.852140Maajussi-Ville herättää kysymyksiä - Etsiikö oikeasti rakkautta vai mainostaako oliiviöljyä?
Mitä mieltä olet: etsiikö Ville rakkautta vai mainostaako oliiviöljyään? Maajussille morsian -ohjelmassa yksi maajusseis171487Kovia syytöksiä Stefan Thermaninsta.
Jättänyt taas maksamatta kohuliikemies, hupparit ja muita ostamiaan tavaroita. On soiteltu liikkeestä ja Stefan iskenyt1581281Totuuspuolueen johtaja Jaana "prinsessa Leia" Kavonius on vangittu
Kavonius määrättiin jo keväällä 2024 poissaolevana vangittavaksi todennäköisin syin epäiltynä 13 vainoamisesta ja 24 kun3011203