Техника

Тело падает с высоты. Сила давления при столкновении?

Известна масса, плотность, объём некоторого тела, и высота, с которой оно падает. Для наглядности, это 1см³, плотность 1500кг/м³, масса 1,5 грамма, высота - 5м, форма - куб. Сопротивление воздуха не учитывается, падает с ускорением 10м/с. Отсюда скорость в момент удара 10м/с.
Тело падает на аналогичное тело, лежащее на недеформируемой поверхности. Какое давление в момент удара оно на себе испытает? Формула давления: F/S.
Если тело просто лежит на нём, давление одно, если падает - конечно, другое.
Как выразить силу из потенциальной/кинетической энергии - не понимаю. Второй закон Ньютона даёт силу, разгоняющее тело, а не силу столкновения. Импульс не содержит силы.
АК
Александр Кравчук
153
второй закон Ньютона в форме "импульс силы равен изменению количества движения."

импульс силы: F dt
количество движения mv
за время столкновения dt скорость падает до нуля.

получаем F = (mv - m 0) / dt = mv / dt
ну или через кинетическую энергию F = sqrt(2mE) / dt

самая большая загвоздка - оценить это самое время столкновения dt, за которое тело потеряет скорость до нуля. оно завивит от материала поверхности, формы тела и т. п.
АФ
Алексей Фокин
96 661
Лучший ответ
Александр Кравчук Спасибо за ответ. Разницы нет, вычислять Ньютона через импульс или массу/ускорение, Земля всегда даёт силу в 1,5*10⁻²Н для этого тела, чтобы обеспечить ускорение в 10м/с², но эта формула не даёт разницы с падения 5м и 10м, сила ускорения Земли всегда одна, различается только скорость. Мне нужно смоделировать падение тела в жидкость с разных высот. Да, здесь, наверное, не сила играет роль, но в перемещении жидкости, растируемой на кубики, большую роль играет давление. Вот как в этом сориентироваться - не знаю. Насчёт загвоздки - очевидно, но для упрощения расчётов оно принятно мгновенным.
Недостаточно данных для ответа. Это зависит от прочности тела. Если оно считается недеформируемым, то давление окажется бесконечным, и действовать будет в течение бесконечно малого времени. А чем сильнее тело деформируется, тем меньше давление и больше время торможения.
ИЗ
Илья Здоров
79 247
Второй закон Ньютона в помощь: F=dp/dt. При её применении придется уточнить деформируемость обоих тел, иначе не бывает.
За две нижние строчки вопроса нужно пороть розгами оба полужопия.
Роман Петров
Роман Петров
50 494
Александр Кравчук Формально вы правы, в силу неопытности не ориентируюсь в физике так. Сама сила мне не нужна.
Мне очевидно, что сила
Аглая Шниц абсолютно права: для определения силы столкновения (удара) необходимо знать время, за которое произошло торможение падающего тела до остановки, то есть, в Вашем случае, от скорости 10 м/сек до нуля.
Если Вы "для упрощения расчетов" принимаете остановку "мгновенной", то есть, как я понимаю, время торможения кубика равно нулю, то сила соударения (и, как следствие, давление) будут равны бесконечности.
Миша Кузнецов
Миша Кузнецов
98 425
и третьем
Дмитрий Шлёнский
Дмитрий Шлёнский
71 438
Начни с того, что ,,высота - 5м, падает с ускорением 10м/с. Отсюда скорость в момент удара 10м/с.,, Ошибочка вышла!
Дмитрий Сыч
Дмитрий Сыч
75 896
Александр Кравчук Мой вопрос: >>Отсюда скорость в момент удара 10м/с. Мож ты себя перепроверишь, приятель?
Ты так и не понял разницу между силой и энергией!
Olga Gross
Olga Gross
73 100
Александр Кравчук Немного понял) У меня всегда были проблемы с физикой, тем более, с такими фантомными понятиями.
в вопросе неверна сама постановка вопроса
движ тело не имеет силы, но имеет энергию.
поэтому тебе назначили розги.
Татьяна Полынцева
Татьяна Полынцева
65 659
Александр Кравчук Да, логично, спасибо :) А как тогда ощутить разницу при падении тела с высоты 5м и 10м? И расчитать давление? Допустим, энергия при ударе не рассеится и останется постоянной, эквивалентной давлению тела большей массы на него, как если бы оно стояло неподвижно всегда. Вот как вычислить разность этих масс для 0м, 5м, 10м и т. д.?
Вот тут-то вам и пригодится интеграл.
Игорь Ваганов
Игорь Ваганов
39 023

Похожие вопросы