Tervehdys fysiikan miehet ja naiset! Minua askarruttaa eräs asia, eli voiko liike-energian muuttaa voimaksi, eli Newtoneiksi? Oletetaan, että olisi kyseessä seuraavanlainen tapaus: Kappale, jonka massa on 1000kg kulkee 10m/s nopeudella. Liike-energia on siis kaavan Ek=mv2/2 mukaan 50 000J. Se törmää seinään ja seinä ei anna periksi lainkaan. Eli voiko laskea kuinka suuri voima(N) kohdistuu seinään?
Energia ja voima
outo kyselijä
81329
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 8
Vanhimmat
Eipä voida laskea. Törmäyksessä energia muuttuu työksi, joka aiheuttaa muodonmuutoksia materiaaleissa sekä lämpenemistä. Seinään kohdistuva maksimivoima on aivan eri törmäsi siihen tonnin purkupallo tai tonnin Lada. ; )
"Eli voiko laskea kuinka suuri voima(N) kohdistuu seinään? "
Voit, jos tiedät kuinka kauan törmäys kestää.
Jos seinä tai kappale ei anna periksi yhtään, törmäysaika on äärettömän lyhyt ja voima äärettöman suuri. Eipä siinä paljon laskemista ole.
Jos halutaan oikeita lukuarvoja, pitää käyttää todellisia olosuhteita, joissa seinä (tai kappale) antaa periksi. Todellisten aineiden atomit pysyvät toisissaan "kiinni" sähkömagneettisten voimien välityksellä, ja ne joustavat. Sitten voidaan laskea voima (energia/törmäysmatka), hidastuvuus (massa/voima), törmäysaika (nopeus/hidastuvuus) jne.
niin, että se onkin vesivirtaus 1000 kg/s, ja nopeus 10 m/s. Silloin sen aiheuttama voima on
(1/2)*virtaus*nopeus=5 kN
Oletetaan, että Lada (1000 kg) törmää seinään niin, että auton painopiste siirtyy törmäyshetken jälkeen 0,50 m ennen pysähtymistä (lada painuu kasaan ja seinä antaa vähän periksi). Liikeopin kaavojen mukaan matka s = s0 v0 x t ½at^2 ja v = v0 at, jossa v0 = 10 m/s ja a = hidastuvuus ja t on pysähtymisaika. Jälkimmäisestä yhtälöstä saadaan hidastuvuudelle tulos a = -v0/t, joka sijoitetaan ensimmäiseen yhtälöön ja saadaan pysähtymisajaksi t = 2 x (s - s0)/v0 = 2 x 0,50/10 = 0,1 s. Nyt saadaan hidastuvuus a = -10/0,1 = -100 m/s^2 eli noin -10,2g. Ja lopuksi törmäysvoima F = m x itseisarvo(a) = 100 kN.
Energiaperiaate on tässä kylläkin nopeampi ja parempi tapa: eli ½mv0^2 = Fs, josta F = 0,5 x 1000 x 10^2 / 0,50 = 100 kN
Tämä esimerkki pysähtymisaika huomioiden valaisi asiaa suuresti! kiitoksia kaikille vastanneille! Itsekin aattelin ensin, että jotenkin se matka siinä kummittelee, Kun energian yksikkö on joulen ohella myös se Nm, eli Nm jaetaan m, niin metrit supistuu pois ja jää N. Toisin sanoen voinen ajatella niin, että tietty energiamäärä riittää tietyn voiman käyttöön tietyn matkan ajaksi??
Kyllä, sehän se työn määritelmäkin tuppaa yksinkertaisimmillaan olemaan.
No ei. Voiman tekemä työ on määritelmän perusteella Vaikutusmatkan ja voiman pistetulo, ja painopisteen kulkema matka ei esimerkissäsi taatusti ole sama kuin vaikutusmatka.
Sen lisäksi voima tuskin on vakio, joten pitäisi käyttää työn differentiaalista määritelmää.
Jokainen auton massa_alkio pysähtyy erimatkalla, ja vaatii siten eri suuruisen voiman käyttämistä, homma menee pieleen, kun oletat kaikkia voimia voitavan edustaa massakeskipisteeseen vaikuttavalla voimalla.
Lukekaa tiede.fi/keskustelut/ ...
ja valitkaa foorumi mat kem fys, ja sieltä ketju inertia ja hitausvoima, jossa asia on jo oikein käsitelty, en viitsi toistaa sitä tänne. Ps, nimim Vistiä, tai ppo:ta ei ainakaan kannata uskoa ...