Wenn kinetische Energie auf die entgegengesetzte Kraft trifft

Sich bewegende Objekte treffen unweigerlich auf Gegensätze Kasse, ein Thema, dem ich in meiner Arbeit häufig begegne Ingenieur Experte. Heute werden wir das Gegenteil berechnen Stärke Unsere beispielhafte Tasse Kaffee wird gefunden, wenn sie in ein Tablett mit Katzenstreu fällt, wodurch ihre kinetische Energie im freien Fall in die Arbeit umgewandelt wird, die erforderlich ist, um sich durch die Tonstreu zu bewegen.

Sehen wir uns die Formel des Arbeitsenergiesatzes an, deren Begriffe im Blog der letzten Woche erläutert wurden.

F × d = – ½ × m × veinerzwei (einer)

Die linke Seite dieser Gleichung repräsentiert die Arbeit des Bechers, sich durch den Müll zu bewegen, während die rechte Seite seine kinetische Energie darstellt, die er durch den freien Fall gewonnen hat. Lösen F., die Menge an Stärke im Gegensatz zur Masse des Bechers handeln U-Bahn beim Pflügen einer Tiefe Re Im Papierkorb werden wir es auf einer Seite der Gleichung isolieren, wie hier gezeigt.

F = [- ½ × m × v12 ] ÷ Re (zwei)

Wie lösen wir das? F. wenn wir den Wert von nicht kennen veiner, die Geschwindigkeit des freien Falls des Bechers beim Aufprall? Wir werden die Tatsache nutzen, dass das Gesetz der Energieeinsparung uns das alles sagt Energien Sie sind gleich, und wir werden den Teil von Gleichung (2) eliminieren, der diese unbekannte Variable enthält, dh die rechte Seite der Gleichung, die sich mit kinetischer Energie befasst. Stattdessen werden wir Begriffe ersetzen, die die potentielle Energie des Bechers darstellen, dh die latente. Energie in ihm gehalten, als er sich auf das Regal setzte, bevor er fiel. Gleichung (2) wird dann,

F = [- m × g × h] ÷ Re (3)

wo Gramm ist der Beschleunigungsfaktor der Erdgravitation, eine Konstante von 9,8 Meter / Sekzwei Y. h ist die Höhe, aus der die Tasse gefallen ist.

Kinetische Energie trifft auf die entgegengesetzte Kraft

Kinetische Energie trifft auf die entgegengesetzte Kraft

Wenn wir also die Masse des Bechers, die Entfernung und die Tiefe des Kraters kennen, den er im Müll gebildet hat, können wir den Stopp bestimmen Stärke im Moment des Aufpralls auf ihn einwirken. Zeit, Nummern zu verbinden.

Nehmen wir an, unser Becher hat eine Masse von 0,25 kg, fällt aus einer Höhe von 2 Metern und bildet einen 0,05 Meter tiefen Krater. Dann hör auf Stärke darauf zu reagieren ist,

F = [- (0.25 kg) × (9.8 meters/sec2) × (2 meters)] ÷ (0,05 Meter)

= – 98 Newton

Der Pokal erlebte -98 Newton oder etwa -22 Pfund Opposition Stärke Als er in die Koje fiel, wurde dieser Widerstand von der Koje selbst geleistet.

Das nächste Mal werden wir sehen, was passiert, wenn unsere Tasse auf eine harte Oberfläche trifft, die ihren Aufprall nicht abfedern kann. Energie Ausfallschritte, aber wohin geht es?

Copyright 2016 – Philip J. O’Keefe, PE

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