Fuerza e impulso de impacto
* Force es un empuje o tirón que causa un cambio en el movimiento de un objeto.
* Impulse es el cambio en el momento de un objeto. Es el producto de la fuerza y el tiempo sobre el cual actúa la fuerza.
La ecuación
La relación entre la fuerza de impacto, el impulso y el tiempo es:
* impulse (j) =force (f) × tiempo (t)
Como estamos lidiando con un cambio en el impulso, también podemos expresar impulso como:
* impulse (j) =cambio en el momento (Δp) =masa (m) × (velocidad final (v_f) - velocidad inicial (v_i))
La pieza faltante
Para calcular la fuerza de impacto, necesitamos saber cuánto tiempo tarda el objeto en descansar después del impacto.
* Escenario 1: Si el objeto golpea una superficie muy dura y se detiene casi instantáneamente (por ejemplo, concreto), la fuerza de impacto será muy alta.
* Escenario 2: Si el objeto golpea una superficie más suave (por ejemplo, una pila de cojines), el tiempo de impacto será más largo y la fuerza de impacto será más baja.
Cómo encontrar la fuerza de impacto:
1. Calcule la velocidad final del objeto (v_f) justo antes del impacto. Puede usar la siguiente ecuación para FreeFall:
* v_f² =v_i² + 2 * a * d
* Dónde:
* v_i =velocidad inicial (0 m/s en este caso)
* a =aceleración debido a la gravedad (9.8 m/s²)
* d =distancia (2 metros)
2. Calcule el cambio en el momento (ΔP) restando el momento inicial (0) del momento final (Velocidad final de Mass X).
3. Medir o estimar el tiempo (t) Se necesita para que el objeto se detenga después del impacto.
4. Use la ecuación:fuerza (f) =impulse (Δp) / time (t)
Ejemplo:
Digamos que el objeto golpea una superficie y descansa en 0.1 segundos.
1. Calcule la velocidad final: v_f² =0² + 2 * 9.8 * 2 =39.2, entonces v_f =√39.2 ≈ 6.26 m/s
2. Calcule el cambio en el momento: ΔP =100 kg * (6.26 m/s - 0 m/s) =626 kg * m/s
3. Use la ecuación: Fuerza (f) =626 kg*m / s / 0.1 S =6260 N
Nota importante: Este cálculo es una aproximación. En realidad, las fuerzas de impacto pueden ser complejas y depender de varios factores como la elasticidad de los materiales involucrados, el ángulo de impacto y más.
