Kraft beim Aufschlag eines fallenden Gegenstands?
Wie viel Kraft wirkt auf sen Boden wenn man z.B. einen Flummi aus dem Fenster fallen lässt und welche Daten benötigt man? Kann man die kraft die wirkt in kg berechnen und kann man, wenn man z.B. 5kg "Aufschlagskraft" berechnet das damit vergleichen, ein 5kg Gewich tauf den Boden zu stellen?
Für hilfreiche Antworten schon mal danke im voraus!
6 Antworten
Nein, dies kann "man" nicht berechnen, jedenfalls nicht so, wie die Schlaumeier hier dies vorgeschlagen haben.
Man kann aus der Fallhöhe , eventuell auch unter Berücksichtigung des Luftwiderstandes, eine Geschwindigkeit ermitteln, welche der Ball bei Bodenberührung hat.
Die Kraft auf den Boden ist allein von den Verformungswegen aus Ball + Untergrund abhängig (und einigen Kleinigkeiten). Dies könnte allein nur ein spezielles Computerprogramm leisten welches alle gegeben und sich verändernten Parameter zeitlich berücksichtigt einschl. der Verlagerung der Massen innerhalb des Balles.
Der Berechnungsgang wäre interativ über die Stückelung der Zeit möglich mit der Finite-Element-Methode wie sie z.Bsp. auch für die Simulation von "Zerstörungen" verwendet wird.
https://de.wikipedia.org/wiki/Finite-Elemente-Methode
Woher soll er die Parameter kennen,
Garnicht. Er wird ja noch nicht mal den Wert wissen, um den der Ball
zusammengedrückt wird, weder den am Boden noch insgesamt.
Es gibt hier keine Näherung, weder so noch so.
Wo nichts ist , gibt es garnichts.
Das weißt du aber weshalb solche "Vorschläge" wie sie hier gebracht wurden unwissenschaftlich , für die Katz sind.
Es lebe der Glaube an den Computer!
Du bist wirklich ahnungslos. Die Simulation solcher (noch komplizierterer) Vorgänge ist tägliches Geschäft der Konstrukteure.
Du solltest mal den Link lesen den ich hier eingebracht habe.
Du brauchst die Masse, die Höhe, aus der der Gegenstand fällt und die Strecke s, um die der Flummi zusammengedrückt wird (Boden gibt nicht nach?!). Aus der Höhe kannst du mit 1/2 mv² = mgh die Aufprallgeschwindigkeit berechnen. Mit s = 1/2 at² und v = at kannst du die negative Beschleunigung beim Abbremsen innerhalb der Strecke s berechnen. F = ma gibt dir dann die Kraft. Die kannst du mit einer (nur aufliegenden) Gewichtskraft einer "liegenden" Masse vergleichen, oder direkt dein berechnetes a mit der Erdbeschleunigung g.
und die Strecke s,
das geht so nicht. Mit Sicherheit liegt hier keine gleichmäßige Verzögerung der Geschwindigkeit vor sondern eine nichtlienare negative Beschleunigung welche mit keiner (auch mehrdimensionalen) Gleichung erfaßt werden kann.
Auch die Aufprallgeschwindigkeit kann so nicht ermittelt werden da beim Flummi der Luftwiderstand die Geschwindigkeit erheblich bremst
Natürlich ist das eine Vereinfachung. Ob der Luftwiderstand bei einem Flummi (Kugel) und Fallhöhe in der Größenordnung eines Gebäudes erheblich bremst möchte ich bezweifeln. Ich denke auch, dass dem Fragesteller nicht damit geholfen ist, wenn man angibt, dass seine Frage nicht beantwortet werden kann.
wenn man angibt, dass seine Frage nicht
beantwortet werden kann.
du meinst, wenn man zugibt, daß sie so nicht beantwortet werden kann.
Doch, falsche Aussagen sind nie hilfreich.
Die Annahme einer gleichmäßigen Verzögerung ist hier ein gravierender Fehler.
Die einfache Rechnung braucht Gewicht des Gegenstands und Fallhöhe für die Kraft und die Aufprallfläche für den Druck der entsteht (der ist z.B. für den Schaden den das ganze anrichtet wichtiger als die reine Energie). Bei dem 5kg Gewicht kommt auch drauf an, wie es sich verteilt.
Kompliziert wirds dann, wenn man mit mit der Elastizität der Oberflächen, der Form des Gegenstands, etc. rumrechnet.
Wie genau mußt Du vergleichen?
Kraft wird in Newton berechnet. Dazu brauchst du Masse und Beschleunigung: F = m * a.
Die Kraft, die ein 5kg Gewicht auf den Boden ausübt ist 5kg * 9,81 m/s² (Erdbeschelunigung g), also ca. 49 Newton.
http://www.frustfrei-lernen.de/mechanik/formelzeichen-arbeit-energie-kraft-leistung.html
Da findest du alles, was du brauchst Beispielsweise die Potenzielle und Kinetische Energie, die umgeformt wird
Dies könnte allein nur ein spezielles Computerprogramm leisten welches
alle gegeben und sich verändernten Parameter zeitlich berücksichtigt
einschl. der Verlagerung der Massen innerhalb des Balles.
Es lebe der Glaube an den Computer! Woher soll er die Parameter kennen, die nach deiner eigenen Aussage nicht bestimmt werden können? Oder läuft es doch auf eine Näherungslösung hinaus? Warum sind dann die Vorschläge falsch?