putoava ketju

Ohutta ketjua, massa m, pidetän kiinni toisesta päästä siten, että pystysuorassa olevan ketjun alin rengas koskettaa lattiaan. Ketju päästetään putoamaan. Kuinka suuri on lattiaan vaikuttava voima ketjun ylimmän renkaan osuessa lattiaan? Törmäys on täysin kimmoton. Vastaus on 3 mg. Ratkaista en osaa.
13471
Äänestä

Muut lukivat myös

Vastaukset 13

Vanhimmat

Kimmottomassa törmäyksessä liike-energia absorboituu rakenteisiin.

Mutta kimmoisa/kimmoton ottaa kantaa vain lopputulokseen törmäyksen jälkeen.

Se miten rakenteet eliminoivat törmäysenergia riippuu kokonaan rakenteiden laadusta ja näin ollen on lähes mahdotonta sanoa miten voima muuttuu eri törmäyksen vaiheissa.

Tuossa on lisää kimmottomasta törmäyksestä:

http://koti.mbnet.fi/~jannuhat/Kamat/opiskelu/ty%F6sel.pdf

Kysymys on hanurista! Hetkittäinen voima riippuu ratkaisevasti törmäyksen osapuolista ja törmäyksen tapahtumista! Pitää olettaa varmaankin jotain muuta...

Äänestä
  • tehtävässä oletetaan lanka täysin jatkuvaksi, eli että se ei koostu mistään yksittäisistä massaklimpeistä jotka törmäävät lattiaan. Lisäksi alkutilanteessa lanka koskettaa jo lattiaan. Missään vaiheessa tehtävää ei siis esinny impulsiivista voimaa, vaan voima lattiassa kasvaa jatkuvasti 0:sta 3*m*g:hen.

    Tehtävä on täydellisen määrätty annettujen oletuksien perusteella.

    Äänestä

  • hfg kirjoitti:

    tehtävässä oletetaan lanka täysin jatkuvaksi, eli että se ei koostu mistään yksittäisistä massaklimpeistä jotka törmäävät lattiaan. Lisäksi alkutilanteessa lanka koskettaa jo lattiaan. Missään vaiheessa tehtävää ei siis esinny impulsiivista voimaa, vaan voima lattiassa kasvaa jatkuvasti 0:sta 3*m*g:hen.

    Tehtävä on täydellisen määrätty annettujen oletuksien perusteella.

    Tehtävä onkin mekaniikan cl-kurssista! Kiitos

    Äänestä

  • hfg kirjoitti:

    tehtävässä oletetaan lanka täysin jatkuvaksi, eli että se ei koostu mistään yksittäisistä massaklimpeistä jotka törmäävät lattiaan. Lisäksi alkutilanteessa lanka koskettaa jo lattiaan. Missään vaiheessa tehtävää ei siis esinny impulsiivista voimaa, vaan voima lattiassa kasvaa jatkuvasti 0:sta 3*m*g:hen.

    Tehtävä on täydellisen määrätty annettujen oletuksien perusteella.

    Voidaan heti mennä mittamaan. Väitän, että jokainen lenkki aiheuttaa mittaukseen huippukohdan. Puhe oli ketjusta EIKÄ langasta. Ja ensimmäinen lenkki oli jo maassa!

    Jos liikaa olettaa, niin lopputuloksena voi käydä vetäsemässä itseään viikseen menneisyydessä!

    Äänestä

  • jklhkjhkj kirjoitti:

    Voidaan heti mennä mittamaan. Väitän, että jokainen lenkki aiheuttaa mittaukseen huippukohdan. Puhe oli ketjusta EIKÄ langasta. Ja ensimmäinen lenkki oli jo maassa!

    Jos liikaa olettaa, niin lopputuloksena voi käydä vetäsemässä itseään viikseen menneisyydessä!

    Kyllä luulis jos sinulle annetaan noinkin "akateeminen" tehtävä, että ymmärrät mitä siinä tarkoitetaan. Jos annetaan tehtäväksi laskea voima lattiassa niin ei siinä itku auta. Annetuilla tiedoilla on mentävä.

    Todellisuudessakin tuloksen pitäisi hyvinkin olla keskimäärin oikein. Varsinkin jos ketjussa on monta lenkkiä.

    Äänestä

F=d(mv)/dt mg=(dm/dt)v (dv/dt)m mg=(dm/dt)v 2mg

(dm/dt)=m/t, v=gt

F=mg 2mg=3mg

Äänestä
  • En nyt ehdi sen enempää miettiä, mutta huomasin pari virhettä.

    Ensinnäkään F=d(mv)/dt mg ei pidä paikkaansa kuin alkuhetkellä. Oikealla puolella olea termi mg ei ole vakio. Kun viimeinen lenkki on kosketamaisillaan maahan on putoava massa enää sen yhden lenkin massa eikä koko ketjun massa.

    Toiseksi on väärin (dm/dt) = m/t sillä putoava ketju on kiihtyvässä liikkeessä. Itse lähtisin jostain tän tapaisesta

    (dm/dt) = v*m/L = 2*g*t*m/(g*t^2) = 2*m/t
    v = gt

    (dm/dt)v = 2*m*g

    Äänestä

  • qweqew kirjoitti:

    En nyt ehdi sen enempää miettiä, mutta huomasin pari virhettä.

    Ensinnäkään F=d(mv)/dt mg ei pidä paikkaansa kuin alkuhetkellä. Oikealla puolella olea termi mg ei ole vakio. Kun viimeinen lenkki on kosketamaisillaan maahan on putoava massa enää sen yhden lenkin massa eikä koko ketjun massa.

    Toiseksi on väärin (dm/dt) = m/t sillä putoava ketju on kiihtyvässä liikkeessä. Itse lähtisin jostain tän tapaisesta

    (dm/dt) = v*m/L = 2*g*t*m/(g*t^2) = 2*m/t
    v = gt

    (dm/dt)v = 2*m*g

    Ehdin sittenkin.
    Kysyttiin siis lattiaan vaikuttavaa voimaa, eikä viimeiseen lenkkiin vaikuttavaa voimaa (jolloin voima olisi mielestäni ollut tuo 2*m*g)

    Ketjun liikeyhtälö tosiaan on

    F = d(m_*v)/dt = (dm_/dt)*v (dv/dt)*m_

    viittaan nyt m_ :llä putoavaan vassaan. m taas on koko ketjun massa

    Viimeiseen lenkkiin vaikuttava voima, sen osuessa maahan:
    F = (dm_/dt)*v 0 (sillä putoava massa on sillä hetkellä nolla)

    Ja siten kuten aiemmin laskin niin
    (dm/dt) = v*m/L = 2*g*t*m/(g*t^2) = 2*m/t
    v = gt

    (dm/dt)v = 2*m*g

    Eli viimeiseen lenkkiin vaikuttava voima
    F = 2*m*g

    Lattiaan vaikuttaa edellisen lisäksi myös koko ketjun painovoima m*g

    Lattiaan vaikuttavaksi voimaksi siis tulee

    F_lattia = F m*g = 3*m*g

    Homma ratkaistu

    Äänestä

  • qweqwe kirjoitti:

    Ehdin sittenkin.
    Kysyttiin siis lattiaan vaikuttavaa voimaa, eikä viimeiseen lenkkiin vaikuttavaa voimaa (jolloin voima olisi mielestäni ollut tuo 2*m*g)

    Ketjun liikeyhtälö tosiaan on

    F = d(m_*v)/dt = (dm_/dt)*v (dv/dt)*m_

    viittaan nyt m_ :llä putoavaan vassaan. m taas on koko ketjun massa

    Viimeiseen lenkkiin vaikuttava voima, sen osuessa maahan:
    F = (dm_/dt)*v 0 (sillä putoava massa on sillä hetkellä nolla)

    Ja siten kuten aiemmin laskin niin
    (dm/dt) = v*m/L = 2*g*t*m/(g*t^2) = 2*m/t
    v = gt

    (dm/dt)v = 2*m*g

    Eli viimeiseen lenkkiin vaikuttava voima
    F = 2*m*g

    Lattiaan vaikuttaa edellisen lisäksi myös koko ketjun painovoima m*g

    Lattiaan vaikuttavaksi voimaksi siis tulee

    F_lattia = F m*g = 3*m*g

    Homma ratkaistu

    Tosiaan kiitos paljon. En osannut lähteä liikkeelle tuosta liikemäärästä. Näppärä ratkaisu.

    Äänestä

  • qweqew kirjoitti:

    En nyt ehdi sen enempää miettiä, mutta huomasin pari virhettä.

    Ensinnäkään F=d(mv)/dt mg ei pidä paikkaansa kuin alkuhetkellä. Oikealla puolella olea termi mg ei ole vakio. Kun viimeinen lenkki on kosketamaisillaan maahan on putoava massa enää sen yhden lenkin massa eikä koko ketjun massa.

    Toiseksi on väärin (dm/dt) = m/t sillä putoava ketju on kiihtyvässä liikkeessä. Itse lähtisin jostain tän tapaisesta

    (dm/dt) = v*m/L = 2*g*t*m/(g*t^2) = 2*m/t
    v = gt

    (dm/dt)v = 2*m*g

    Tuossa on laskettu lattialle pudonneen ketjun aiheuttamaa voimaa lattiaan, ja m on yhtälössä lattialle pudonneen ketjun massan määrä. Kysytyllä hetkellä t, dm/dt on koko massavirta m/t.

    Äänestä

  • ????+ kirjoitti:

    Tuossa on laskettu lattialle pudonneen ketjun aiheuttamaa voimaa lattiaan, ja m on yhtälössä lattialle pudonneen ketjun massan määrä. Kysytyllä hetkellä t, dm/dt on koko massavirta m/t.

    Kyllä tiedän mitä yritit laskea, mutta se on valitettavasti väärin. Tulos on oikein mutta lasku väärin.

    Esimerkiksi tuo dm/dt = m/t on väärin. Ei siitä pääse mihinkään. Se on vain keskimääräinen "massavirta". Todellinen massavirta kysytyllä hetkellä on dm/dt = v*m/L = 2*m/t
    jossa L on ketjun kokonaispituus (eli m/L on ketjun pituustiheys).

    Anteeksi vain.

    Äänestä

Ketjut valmistetaan teräksestä, jossa lenkit ovat terästä. Jotta ketju putoaisi kimmottomasti, pitää alustan olla täydellisen absorboiva!

Näin ei kuitenkaan ole, koska ketju putoaa jo maassa olevien lenkkien päälle, jotka ovat myös teräksestä. Kun teräs ja teräs törmäävät, lopputulos on aina kimmoisa törmäys.

Koska tilanne on tämä, niin mahan putoavat ketjut pomppivat sinne tänne kimmoisasti (toinen toisistaan) ja lopulta rauhoittuvat, kun kaikki energia on absorboitunut. Tilanne ei siis ole sama kuin se, että jatkuva lanka soljuu maahan tasaisesti.

Kimmoisan terästörmäyksen voi nähdä vaikkapa seuraavssa pätkässä:

http://www.youtube.com/watch?v=avc70WVqqKg

Kysymys ON puutteellisesti muotoiltu, jos aikoo saada vastaukseksi halutun!

Oikein muotoillussa kysymyksessä olisi pitänyt sanoa kyseessä olevan langan, jonka oleteaan olevan ideaalisen tasainen, jatkuva ja absorboiva!

Äänestä

Kommentoi aloitusta


ongelmana kirjoitti:

Ohutta ketjua, massa m, pidetän kiinni toisesta päästä siten, että pystysuorassa olevan ketjun alin rengas koskettaa lattiaan. Ketju päästetään putoamaan. Kuinka suuri on lattiaan vaikuttava voima ketjun ylimmän renkaan osuessa lattiaan? Törmäys on täysin kimmoton. Vastaus on 3 mg. Ratkaista en osaa.

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu