Fysik

Joul og g-kraft

26. december 2011 af hypernova (Slettet)

Hej,

Jeg har gået og undret mig over en ting, som det ikke er lykkedes mig at finde svar på, derfor spørger jeg her :-)

Antag at et 12 grams projektil fra en riffel, bliver skudt direkte mod en mur e.lign. Projektilet har som produkt af masse og hastighed en energi på 3.000 joul idét det rammer muren.

Hvordan omregnes denne energi til g-kraft? - Så man derved kan bestemme den vægt, projektilet svarer til at have, idét det rammer muren.

Der er her blot nævnt et eksempel. Der kunne for så vidt også være tale om et hammerhoved på 1 kg, der hamres ned på en bordplade med en hastighed på 10 m/s. - igen; hvordan findes g-kraften?

På forhånd tak. 


Brugbart svar (0)

Svar #1
26. december 2011 af mathon

 

                1 N = (1/9,81) kg* = (1000/9,81) g* = 101,937 g*

 

             ...du taler dels om kinetisk energi og dels om kraft, som er to forskellige størrelser


Brugbart svar (0)

Svar #2
26. december 2011 af fimp (Slettet)

Kraften som bordpladen udsættes for afhænger af, hvor blød den er. Hvis bordpladen er lavet af hærdet stål vil der blive brugt kort tid på at bremse hammerhovedet ned, og kraften må derfor være stor. Hvis bordpladen er lavet af flamingo vil der gå lang tid før hammerhovedet bremses og kraften vil derfor være mindre.

Lad os sige, at det tager 0,1 sekund for bordpladen at bringe hammerhovedet til stilstand.

Vi forudsætter konstant acceleration:
a(t) = a0

Vi integrerer til hastigheden:

v(t)=a0*t+v0

Til tiden t=0 rammer hammerhovedet bordpladen. Derfor:

v(0)=10 => v0=10

Det tog 0,1 sekund at bringe hammerhovedet til stilstand. Derfor:

v(0,1) = 0 = a0*0,1+10 => a0=-100

Da vi nu kender accelerationen kan vi bruge Newtons anden lov til at finde kraften:

F=m*a => F=10*(-100)=-1000N

 

Bemærk at når man taler om antal g taler man ikke om en kraft, men om en acceleration. 1g er 9,81m/s^2, så antal g i dette tilfælde vil være:

|a0|/9,81 = 10,2g


Brugbart svar (0)

Svar #3
26. december 2011 af mathon

#1


 

                1 N = (1/9,81) kp = (1000/9,81) g* = 101,937 p

 

             ...du taler dels om kinetisk energi og dels om kraft, som er to forskellige størrelser


Brugbart svar (0)

Svar #4
01. januar 2012 af mette48 (Slettet)

#2

kraften som bordpladen påvirkes af er IKKE afhængig af bordpladens beskaffenhed, det er deformationen ad bordpladen til gengæld.

Som mathon skriver kan en kraft ikke sammenlignes med en energimængde.

#0

Projektilet har som produkt af masse og hastighed en energi ???

Ekin=1/2*m*v2 dette fortællerikke meget om forholdene efter projektilet rammer muren.


Brugbart svar (0)

Svar #5
01. januar 2012 af fimp (Slettet)

Hvis projektilets kinetiske energi er kendt, og det er kendt hvor lang tid, det tager om at blive stoppet, så kan man godt sige noget om den gennemsnitlige kraft, som projektilet bliver udsat for - dermed den gennemsnitlige kraft, som bordpladen reagerer med. Det har jeg jo lige demonstreret.


Brugbart svar (0)

Svar #6
01. januar 2012 af fimp (Slettet)

Mette, vi kunne forestille os, at det i stedet var en fjeder, som skulle stoppe projektilet. Så er det måske mere klart, hvorfor fjederkonstanten (dens "beskaffenhed") afgør, hvilken kraft, den reagerer med.


Brugbart svar (0)

Svar #7
01. januar 2012 af Andersen11 (Slettet)

#5

Ja, det er da korrekt, at kendes den kinetiske energi lige før projektilet rammer, kan man beregne projektilets hastighed. Kender man den tid, som det tager at stoppe projektilet, kan man beregne den gennemsnitlige acceleration, som projektilet udsættes for, og dermed den gennemsnitlige kraft, som skal virke for at bremse projektilet. Men i intet af det ovenstående er den tid angivet eller estimeret.


Brugbart svar (0)

Svar #8
01. januar 2012 af fimp (Slettet)

#7
Sandt. Men nu kom spørgsmålet ikke af en skoleaflevering eller lignende, men af almindelig nysgerrighed. Derfor tror jeg, at mit svar har bidraget til forståelsen af de involverede størrelser.


Skriv et svar til: Joul og g-kraft

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.