Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning 17 frågor/svar hittade Kraft-Rörelse [21374] Svar: En mycket förenklad uppskattning av en kollision finns i fråga 10076 där deformationszonens storlek antas relaterad till accelerationen (g-kraften). Se även fråga 20411 och länk 1. Nyckelord: g-krafter [18]; 1 https://www.thoughtco.com/what-is-the-physics-of-a-car-collision-2698920 Kraft-Rörelse [21350] Svar: I svaret till reklamombudsmannen (länk 2) står det: För det första är 79000 g ingen kraft utan acceleration. För att få en kraft i SI-enheten newton måste man mutiplicera med massan (F=mg). Accelerationen är alltså 79000g=770000 m/s2, inte 770 m/s2 som påstås i svaret. I produktinformationen, länken nedan (copy-paste), sägs att varvtalet är 125000 varv/minut dvs 2100 varv/s. Detta låter imponerande, men vi kan inte bedöma rimligheten eftersom rotationsradien är okänd. Jag betvivlar inte att produktinformationen är korrekt (om det som roterar är tillräckligt litet får man rimliga värden), men jag håller med Reklamombudsmannen att påståendet om g-kraften borde dokumenterats bättre. Länk till produktinformation: https://www.vitvaruexperten.com/dammsugare/skaftdammsugare/dyson-v11-animal-extra Nyckelord: g-krafter [18]; 1 https://www.dyson.se/dammsugare/sladdlosa-dammsugare Kraft-Rörelse [20411] Svar: a = v2/(2xg) g 5 km/t är 5000/3600 = 1.4 m/s. Om deformationzonen är 0.1 m för bilen och 0.01 för hjullastaren blir accelerationen abil = 1.42/(2*0.1*10) = 1 g ahjullastare = 1.42/(2*0.01*10) = 10 g Detta är till synes mycket stor skillnad, men observera att storleken på deformationszonerna är mycket osäkra! Om nackstöd saknas kommer huvudet att fortsätta obehindrat, och skillnaden mellan bil och hjullastare minskar. Nyckelord: g-krafter [18]; Kraft-Rörelse [20310] Svar: Kraften på bollen kan approximeras med Hookes lag (se fråga 18042 ): F = -kx (1) där F är den återställande kraften, x är hur mycket bollen är deformerad och k är fjäderkonstanden. Om man integrerar ovanstående får man den potentiella energin som funktion av k och x: E = kx2/2 (2) Om hela rörelseenergin förvandlas till deformationenergi får vi kX2/2 = mv2/2 dvs k/m = v2/X2 (3) där m är massan, v är hastigheten och X maximala deformationen. Sambandet mellan kraft och acceleration är F = ma dvs a = F/m (4) Om vi sätter in F från (1) får vi accelerationen som funktion av deformationen a = -kx/m Vi får maximal acceleration vid x=-X: amax = kX/m Med k/m från (3) får vi amax = X*(k/m) = X*(v2/X2) = (v2/X) =
(102/0.05) = 2000 m/s2 Med g=10 m/s2 blir maximala accelerationen 2000/g g = 200 g. Se även fråga 13635 där man använder en annan approximation med konstant acceleration eftersom objektet i det fallet inte är elastiskt. Nyckelord: g-krafter [18]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/carcr.html#cc3 Kraft-Rörelse [19364] Ursprunglig fråga: Hur mycket större retardation får bil B än bil A? Jag har räknat ut att det borde bli 4 ggr större retardation. Stämmer det? Hur är det med kraften som bilarna utsätts för vid kollisionen? Är den lika stor för bägge bilarna eller utsätts bil A eller bil B före större kraft och i så fall hur mycket större? Svar: Massorna är 2m och m Bilarnas gemensamma hastighet efter kollisionen är V Rörelsemängdens (massan*hastigheten) bevarande ger 2m*2v - m*v = (2m+m)V 4mv - mv = 3mV V = v Ändringen i hastighet för bil A är alltså v medan den för bil B är 2v. Accelerationen är som framgår av fråga 10076 proportionell mot hastighetsändringen i kvadrat. Accelerationen för bil B är alltså 4 gånger accelerationen av bil A. Om bil A haft samma hastighet som bil B får vi 2m*v - m*v = (2m+m)V mv = 3mV V = v/3 Hastighetsändringen blir alltså 2v/3 för bil A och 4v/3 för bil B. Accelerationen är alltså fortfarande en faktor 4 större för bil B. Man kan alltså förvänta sig mindre skador om man färdas i en stor bil. Kraft och motkraft är lika (Newtons tredje lag, se fråga 15642 ). Nyckelord: g-krafter [18]; Kraft-Rörelse [19330] Ursprunglig fråga: Jag vill egentligen bara lära mig hur det räknades ut och varför man hittar på något sådant om det inte är sant? Tack på förhand! Svar: Hastigheten vid kollisionsögonblicket är alltså 220 mph = 220*1.609 km/t = 220*1609/3600 m/s = 98 m/s. I fråga 10076 visas hur man beräknar accelerationen från hastigheten och deformationszonens längd, x. Låt oss anta att accelerationen 214g är korrekt. Om vi löser ut x får vi x = v2/(2a) = 982/(2*214*9.8) = 2.3 m. Detta är åtminstone av rätt storleksordning. Videon visar att bilen nästan har full hastighet vinkelrätt mot barriären (titta på bromsspåren), så den första kollisionen har haft en mycket hög g-kraft. Bilen fortsatte sedan ner på körbanan där den bromsades upp (roterande) med betydligt mindre g-kraft. En del av bilens rörelseenergi omvandlades alltså till rotationsenergi vid kollisionen. Bräck hade naturligtvis tur att han klarade sig med livet i behåll. Det var emellertid inte bara tur utan framför allt tack vare bilens konstruktion. Lägg märke till att efter kollisionen återstår i princip en intakt cockpit, allt annat har skalats av och använts som deformationszon och minskat accelerationen. Se även Kenny_Bräck#Indy_Racing_League_(andra_andningen) . Under länk 1 finns en kalkylator för att räkna ut accelerationen. Länk 2 med fysik för advokater är ganska kul med bland annat energienheten pund-fot! Nyckelord: g-krafter [18]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/carcr2.html#cc2 Kraft-Rörelse [18983] Det står att en bil kör över ett backkrön med konstant hastighet. På ett säte inne i bilen ligger ett paket. Hur ska man veta vilka krafter som verkar på paketet och varför är det så att tyngdkraften är större en normalkraften på paketet? Sen undrar jag också hur man ska räkna ut den hastigheten bilen behöver för att paketet ska lätta från sätet precis på toppen av backen. Vad innebär det egentligen att paketet lättar från sätet? Att den åker av?
Paketets massa är 2,55 kg. hastigheten är 12m/s och radien på backkrönet har radien 80 m. Svar: Nedåt verkar tyngdkraften mg. Detta kan du se som en acceleration g uppåt. Cirkelrörelsen ger en acceleration nedåt a = -v2/R = -122/80 = -1.8 m/s2 = -1.8/9.81 g = -0.18 g så netto g som paketet utsätts för är (1-0.18)g = 0.82g Vid vilken hastighet är netto g noll? mg = mv2/R dvs v =sqrt(gR) = sqrt(9.81*80) = 28 m/s Problemet är att även bilen flyger i luften om den inte sitter fast i skenor som en berg-och-dalbanevagn! Nyckelord: centrifugalkraft [15]; g-krafter [18]; 1 http://www.pluggakuten.se/forumserver/viewtopic.php?pid=216115 Kraft-Rörelse [17301] Svar: De g-krafter man utsätts för på Gröna Lund är betydligt lägre än 6-8g (se fråga 16580 ). Jag tror inte att man vänjer sig så snabbt vid g-kraften - möjligen vid yrsel som orsakas av åkturen. Se vidare fråga 14840 (fysiologiska gränser) och 14304 (hur man räknar ut g-kraften). Nyckelord: g-krafter [18]; *fysiologi [13]; Kraft-Rörelse [17059] Svar: Centrifuger används även i laboratorier, för att separera isotoper, träna astronauter mm, se centrifug , Centrifug och Centrifuge . Nyckelord: g-krafter [18]; Kraft-Rörelse [16580] Ursprunglig fråga: Svar: Jag tänkte ta upp ett par saker av vad jag tror du frågade om: hur räknar man ut vagnens hastighet i olika punkter och hur stora är g-krafterna? Sajten Lisebergs-Fysik innehåller mycket mer information bland annat om berg-och-dal banor. För att få någon idé om storlekar, hastigheter etc, så har jag tittat på data från ett typexempel, länk 1. En klassisk berg-och-dal bana fungerar så att vagnen dras upp till maxhöjden, och får sedan rulla i princip fritt ner och upp längs spåret. En förenklad version visas i figuren nedan. Vagnen startar med hastigheten 0 från punkt 1. Den accelereras nedför backen och går runt loopen. I verkligheten är naturligtvis loopen lite skruvad så att utgången är vid sidan av ingången. Om vi antar att det inte finns några friktionsförluster kan vi använda energiprincipen för att räkna ut hastigheten i olika punkter: Totala energin = potentiell energi + kinetisk energi, Epot + Ekin = konstant. Vagnens massa är M kg och vi räknar med tyngdaccelerationen g=10 m/s2. Radien på loopen är r=5 m. I tabellen nedan listas värden för punkterna 1-4. De olika kolumnerna är: Nr Punkt nummer h Höjd över nollnivån (lägsta nivån [punkt 2] har h=0) Epot Potentiell energi: Mgh Ekin = 160M - Epot v2 räknas ut från Ekin = Mv2/2 v räknas ut från v2 v2/r är centripetalaccelerationen i cirkelbanan i m/s2 C acc är centripetalaccelerationen uttryckt i g Totalt g är totala g-kraften om vi även tar tyngdaccelerationen i beaktande, se vektordiagrammen längst ner i figuren. I stället för att involvera krafter är det i detta fallet enklare att räkna med accelerationer. Tyngkraften motsvaras då av en acceleration riktad rakt upp med beloppet 1g (de små svarta pilarna i figuren). Vi kan räkna ut vad starthöjden skulle vara om centripetalaccelerationen i punkt 4 skulle vara g, dvs passagerarana skulle vara tyngdlösa: v2/r = 10 -> v2 = 10*5 = 50 Ekin = Mv2/2 = M*50/2 = 25M Potentiella energin 25M motsvarar höjden 2.5 m, så starthöjden behöver vara 12.5 m för att centripetalaccelerationen i punkt 4 precis skall kompensera tyngaccelerationen. Kommentarer 1 Maximala g-kraften i detta exemplet är 7.4 (i punkt 2) medan det i länk 1 sägs att den maximala g-kraften är 4. Ett skäl till avvikelsen kan vara att loopen inte vilar på lägsta nivån eller har större radie. Ett annat skäl är att man gör inte loopen cirkulär, utan päronformad med tjocka änden nedåt. Man får då en större krökningsradie där vagnen rör sig snabbast, och en mindre radie där den rör sig långsammast. Man jämnar alltså ut g-kraftena i loopen. 2 Det kan tyckas farligt att vagnen är upp-och-ner i toppen av loopen. I moderna anläggningar (men inte i den avbildade nedan) har man dubbla skenor både över och under hjulen. Om alltså vagnen skulle tappa fart så att den inte går tillräckligt snabbt på toppen, så skulle den ändå hänga kvar i de extra skenorna. Se även Berg-_och_dalbana . Nyckelord: *nöjesparksfysik [12]; g-krafter [18]; potential/potentiell energi [30]; rörelseenergi [14]; Kraft-Rörelse [15970] Ursprunglig fråga: Svar: Det var ett svar som frågan är formulerad. Men du menade antagligen vilken g-kraft en skidåkare kan utsättas för när hon svänger. Accelerationen a i en cirkelbana med radien r är a = F/m = v2/r där v är hastigheten. Låt oss anta hastigheten för en störtloppsåkare är 100 km/tim och krökningsradien r 50 m. Hastigheten 100 km/tim är 100000/3600 = 28 m/s, så vi får a = 282/50 = 15.68 m/s2 = (15.68/9.81) g = 1.60 g. Denna g-kraft är alltså riktad utåt, bort från krökningscentrum. Till denna komponent får man sedan addera tyngskraftkomponenten 1g riktad nedåt. Resultanten av dessa två blir då med hjälp av Pythagoras sats: sqrt(1*1+1.6*1.6)g = 1.90g Under korta perioder kan man nog tänka sig t.o.m. tvärare svängar än detta, så man kan förstå varför en störtloppsåkare är så trött efter bara ett par minuters åkning. Nyckelord: bobåkning/störtlopp [4]; *idrottsfysik [42]; g-krafter [18]; Kraft-Rörelse [14840] Svar: Hur mycket man tål beror mycket på fysik och träning. En stridspilot lär klara c:a 7g utan att förlora medvetandet. Om man ligger ner klarar man g-krafter bättre eftersom det största problemet är att blodet tvingas ut ut hjärnan om man sitter. Man förlorar då medvetandet. Stridspiloter har en s.k. g-dräkt som är tätt åtsittande och hindrar därmed blodet att lämna hjärnan. En människa klarar lätt 0g dvs fritt fall. Se vidare G-force , länk 1 och g-krafter . G-force#Typical_examples_of_g-force ger en tabell med typiska värden på g-krafter. Nyckelord: g-krafter [18]; 1 http://www.popularmechanics.com/science/health_medicine/1281111.html?page=3 Kraft-Rörelse [14304] Svar: a = v2/r Vi har v = 200 km/t = 200000/(60*60) m/s = 55.6 m/s Vi får då a = 55.62/100 = 30.9 m/s2 Vill vi uttrycka det i g får vi a = 30.9/9.81 = 3.15g Att detta är nära pi är bara en tillfällighet! Nyckelord: g-krafter [18]; Kraft-Rörelse [13635] En iPod (det är en hårddiskbaserad mp3 spelare) skall enligt tillverkaren klara av g-krafter uppemot 500g (dvs. c:a 5000 m/s2) Om man tar denna iPod och släpper den från en höjd som är 1m. Då kommer den att få en sluthastighet som är: v2=v(0)2 + 2gx= 0 + 2*10*1= 20 v=sqrt(20) m/s Rörelsemängd: p = mv= 0,2 * sqrt(20)≈ 0,9 kg*m/s Frågan är då när den träffar golvet eller asfalten vilken kraft kommer den att utsättas för? Om man räknar att F=dp/dt och antar att dt är i storleksordningen 0,01-0,001 s så får man en enorm kraft. Hur stämmer mitt resonemang? Svar: Jag kan inte finna något fel i ditt resonemang. Eftersom tillverkaren talade om acceleration (g-krafter), så låt oss räkna ut vad accelerationen blir om uppbromsningssträckan (deformationen) är 1 mm: Vi räknar ut hastigheten vid golvet genom att sätta rörelseenergin = den potentiella energin: m*v2/2 = m*g*h Hastigheten strax före golvet blir v = sqrt(2gh) Vid konstant deceleration (uppbromsning) är medelhastigheten vstop = sqrt(2gh)/2 = sqrt(gh/2) Uppbromsningstiden t blir då t = sträckan/hastigheten = 0.001/vstop Accelerationen vi uppbromsningen blir a = v/t = 2*vstop/(0.001/vstop) = 1000*vstop2 = 1000*(gh) För höjden 1 m blir a a = 1000*(g) = 1000g. Inte särskilt imponerade - spelaren tål alltså inte ens att ramla ner från ett bord! Vi har emellertid antagit att deformationssträckan är 1mm, vilket kanske är lite för lite - även golvet kan eventuellt deformeras. Nyckelord: g-krafter [18]; kraft [12]; Kraft-Rörelse [10578] Svar: Man talar ofta om g-krafter när ett flygplan gör en skarp sväng.
I en karusell tycks finnas en kraft, som vill dra en utåt. Se även fråga 8633 Nyckelord: g-krafter [18]; Kraft-Rörelse [10076] Svar: Om vi förutsätter att kupén är intakt så beror skadan på hur stor accelerationen (negativ för uppbromsning) är. Accelerationen (och kraften F=ma) beror på hur lång sträcka bilen får på sig att stanna. Längre sträcka betyder mindre acceleration och därmed mindre skador på passagerarna. Moderna säkra bilar är därför byggda med ett förstärkt förar/passagerarutrymme och så stora deformationszoner som möjligt speciellt fram och bak. Jag har när jag gjorde min militärtjänst i pansartrupperna suttit i en pansarbandvagn som i 5 km/t (gångfart) körde in i en jordvall. Eftersom det då knappast fanns någon deformationszon, så kändes kollisionen ordentligt! Sedan måste man bromsa upp passagerarna så försiktigt som möjligt - annars kommer de att med full fart slå i framsidan av kupén. Detta sker med krockkuddar (länk 1 och Airbag ) och bilbälten. Både kuddar och bälten skapar en egen deformationszon så att uppbromsningstiden blir så stor som möjligt. Vad händer om två bilar av olika storlek kolliderar? Eftersom slutresultatet för en central kollision är att den mindre bilen får en viss hastighet bakåt (pga rörelsemängdens bevarande), så kommer passagerarna i denna utsättas för en större acceleration. Vad värre är kommer en kollision mellan en stor och en liten bil ofta att missa de deformationsbalkar som är inbyggda i bilarna eftersom den tyngre bilen ofta är mycket högre. g-krafter Låt oss uppskatta g-kraften vid en kollision. Hastigheten är v och deformationssträckan x. Vi har en konstant acceleration a. Eftersom medelhastigheten under uppbromsningen är v/2 blir uppbromsningstiden t = x/v/2 = 2x/v Accelerationen blir a = dv/dt = v/t = v/(2x)/v = v2/(2x) [1] Accelerationen uttryckt i g blir a = v2/(2xg) g [2] För en hastighet av 20 m/s (72 km/t) och en deformationssträcka 0.5 m får vi accelerationen a = 202/(2*0.5*10) g = 40g Alternativ härledning av accelerationen Om bilens massa är m så är rörelseenergin från början mv2/2 och efter kollisionen 0. Vi behöver alltså utföra arbetet mv2/2 fär att stoppa bilen. Med en konstant kraft F över sträckan x får vi F*x = m*a*x = mv2/2 dvs a = v2/(2x) Detta är samma uttryck som [1] ovan. Observera att bilens massa m kan förkortas bort. Se även fråga 19330 . Nyckelord: kollisionssäkerhet [1]; rörelsemängd [15]; g-krafter [18]; Kraft-Rörelse [3564] Svar:
Fundera: Jordens dragningskraft vill ju dra månen hitåt.
Varför ramlar inte månen ner på jorden?
Se även fråga 407 Nyckelord: g-krafter [18]; Frågelådan innehåller 7624 frågor med svar. ** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
|
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar.