Kraft berechnen, welche entsteht, wenn man vom 10m Turm springt?
Hi,
Ich möchte gerne wissen, wie man sich die Kraft berechnet, welche auf die Füße lastet, wenn man mit einer Geschwindigkeit x eintaucht. Welche Kraft benötigt wird, damit die Oberflächenspannung durchbrochen werden kann. Weil im Internet finde ich dazu nur immer Formeln ohne v. Oder spielt die Geschwindigkeit gar keine Rolle?
Danke für eure Antworten
4 Antworten
das hat übrigens nichts mit Oberflächenspannung zu tun, sondern mit der Verdrängung einer Wassermasse. Die Kraft ergibt sich wie bei jedem Fluid aus der Geschwindigkeit, der Querschnittsfläche, der Viskosität und einem Widerstandsbeiwert (aka CW-Wert).
Wenn Du weißt, wie tief man dabei hinuntertaucht, kannst Du die durchschnittlich dabei wirkende Kraft so berechnen:
Zuerst berechne die potentielle Energie, die beim Sprung umgesetzt wird, mit der üblichen Formel m g h, also: Masse mal g mal Turmhöhe.
Genau diese Energie wird beim Sprung zu kinetischer Energie und wird dann beim Untertauchen von der dabei wirkenden Kraft (Auftriebskraft + Strömungswiderstand) aufgezehrt (d.h.: in Turbulenz, Wärme und wiederum einige potentielle Energie umgewandelt).
Den Durchschnittswert dieser Kraft erhältst Du aus Energie und Tauchtiefe mit der Formel Energie = Kraft mal Weg.
Natürlich ändert sich die Kraft während des Tauchvorgangs. Sie ist im Eintauchmoment am größten, so wie auch die Geschwindigkeit. Beide werden dann kleiner und sind am Umkehrpunkt gleich Null.
Die Größe der Kraft ergibt sich bei gegebener Aufprallgeschwindigkeit aus der Bremsbeschleunigung, und die ergibt sich aus den Verformungen von Aufprallkörper und Untergrund (z.B. Pflaster oder Matratze).
Aus der erdnescheunigung und luftwiderstand ließe sich das berechnen. Lufrwiderstand ist schwierig. Und die Geschwindigkeit ist sehr wichtig.