Er det mere sandsynligt, at anvendelse af en kilo kraft pludselig bryder en knogle end gradvis anvendelse af en kilo kraft?

Nøglen her er de taler om en indvirkning , hvor du taler om i det væsentlige statiske kræfter.

Påvirkninger kan forårsage langt større skade end en langsomt påført kraft. Dette skyldes, at materialet tager noget tid at reagere på kraften. Hvis du gør det langsomt, har tingene muligheder for let at sprede noget energi som lyd / varme osv. Når du gør det meget hurtigt, har denne energi mindre tid til at sprede sig og kan i stedet få mere af energien til at deformere materialet. / p>

Hvis det er noget skørt som knogler; den ekstra deformation kan medføre brud eller anden form for materialefejl.

Dit mål på 8 pund er “statisk”, fordi kroppen har masser af tid til at reagere, da den sænkes langsomt.

At finde de nøjagtige effekter i forhold til hastighed ville faktisk kræve en meget dybtgående analyse.

Kommentarer

• Vil disse nuancer virkelig gøre en stor forskel for noget hårdt som et ben? Jeg forsøger at fjerne en misforståelse om, hvad ” tvinger ” betyder. Den person, jeg ‘ m argumenterer med, mener, at en ” pludselig anvendelse ” på 8 pund kraft gør en n ” enorm ” forskel. Jeg ‘ siger, at det at give en vægt på 8 pund på noget faktisk giver meget mere end 8 pund kraft, men han er ikke ‘ t har noget af det. Han ser ud til at forveksle kraft med impuls.
• Ja, din ven ville være interesseret i beregningen af impulskræfter (ændring i momentum divideret med tid, hvor momentumoverførsel sker), som vil være forskellig fra vægten af objekt. Dette er forskellen i, at Falcon 9 simpelthen lander på prammen vs. den lige så underholdende Falcon Punching af prammen, hvilket resulterer i eksplosioner, skader og i sidste ende millioner af dollars. Benene på Falcon 9 skal være designet til at håndtere impulskraften under landing og ikke kun vægten alene.
• @pete Sammen med hvad Rob sagde, kan du også se på den potentielle / kinetiske energi, en, der falder, har tydeligvis mere energi end en, der bare hviler på din mave. Du kan også bare overveje at den med en hastighed skal decelerere for at stoppe. Denne deceleration bliver nødt til at komme fra dine knogler, og efter (og endda mens det) decelererer, vil den stadig anvende den ‘ s vægt. Mit svar er egentlig kun relevant for spørgsmålet i titlen, da dette ikke er ‘ t omkring 8 pund kraft. Det ‘ handler om slagkraften for en faldt 8 pund masse.
• Korrekt, jeg ‘ prøver at illustrerer det faktum, at en 8-pund masse kan give en hvilken som helst mængde kraft, og at droppe en giver meget mere end 8 pund. Men vigtigere, at det ikke ‘ ikke gav mening for ham at sige ting som ” kraft fordelt over en lang periode “, fordi kraft er en øjeblikkelig foranstaltning; han tænkte på ” impuls fordelt over en lang periode “.Hvis du kunne kommentere Quora-tråden, ville det også være nyttigt.
• Faktisk citerede han som ræsonnement: ”I mekanik er en påvirkning en høj kraft eller stød, der anvendes over en kort periode, hvor to eller flere kroppe kolliderer. En sådan kraft eller acceleration har normalt en større effekt end en lavere kraft, der påføres over en forholdsmæssigt længere periode. ” Selv inden for dette citat har det andet scenario ” lavere kraft ” af sin egen optagelse, så … igen, det ‘ en forvirring forårsaget af ordet ” pund ” som kan bruges som en vægt ELLER en kraft.

En del af vanskeligheden ved diskussionerne af dette spørgsmål er misbrug af ordforråd. reference.com-artiklen siger, at “det tager cirka 7 pund pres at bryde et menneskeligt kraveben.” Syv pund tryk giver ingen mening, da pund er et mål for kraft, ikke tryk. Det er som at sige, at en bil har en hastighed på 18 fod. Det ville være mere fornuftigt at sige, at det tager syv pund pr. Kvadratcentimeter tryk at bryde et menneskeligt kraveben – selvom dette forekommer mig meget lavt. Et menneske kan udøve omkring 200 pund kraft med deres kæbe, når de bider med molarene . Vores kraveben er muligvis en svagere knogle end kæben, men ikke 15 gange svagere.

Måden at tænke på stive genstande under belastning, i det mindste som en tilnærmelse, er som en fjeder. Hvis du anvender en kraft på en genstand, deformeres den genstand som svar: en fjeder komprimeres, en knogle bøjes, et bord springer . Mere kraft betyder mere deformation. Forholdet mellem kraft og deformation tilnærmes af Hookes lov: $ F = kx $, hvor $ F $ er den anvendte kraft, $ x $ er afstanden til sag, kompression eller bøjning , og $ k $ er et mål for materialets stivhed. Granit vil have en meget højere værdi på $ k $ end gummi. En anden ting at bemærke er, at ifølge Newtons tredje lov udøver materialet under belastning en lige stor kraft over for belastningen.

Nu i et ægte materiale er der en maksimal mængde deformation før noget i den indre struktur går i stykker, og deformationen bliver permanent, eller materialet går i stykker. Eksistensen af en maksimal deformation indebærer, at der er en maksimal mængde kraft, som objektet kan tage. Hvis du lægger for meget vægt på et bord, bryder det .

Her “en video af, at nogen økser et bord med sjove konsekvenser . Sparket sker kl. 1:08. Men bemærk, at der i starten af videoen og klokken 0:36 står nogen på skrivebordet uden nogen skade gjort (jeg kan godt lide, hvordan nogen fortæller fyren at lægge begge fødder på skrivebordet, som om det ville lægge mere vægt på det ). Dette handler om 100-200 pund kraft, så hvordan kan en enkelt fod, der kører med hastighed, faktisk bryde skrivebordet?

Fordi foden har masse, tager det en kraft at stoppe den. Fordi skrivebordet ikke kan skabe en uendelig kraft, vil foden fortsætte med at rejse ind i skrivebordet efter den første påvirkning. Fordi foden og skrivebordet ikke kan optage det samme rum, deformeres skrivebordet for at give plads til foden. For at skrivebordet skal overleve sparket, skal det stoppe foden, før den når det brudpunkt, der blev beskrevet for to afsnit siden. Det samme gælder kraveben.

Lad os se på det øjeblik, hvor stødet rammer, når hælen først rammer skrivebordet. På dette tidspunkt har skrivebordet slet ikke deformeret, så det udøver ingen kraft på foden Foden bevæger sig med samme hastighed. Et øjeblik senere er skrivebordet begyndt at bøje sig, så det lægger en kraft på foden og bremser den ned. Men foden bevæger sig stadig nedad. Når skrivebordet bøjes mere og mere når foden fortsætter med at bevæge sig ned, bliver kraften, som skrivebordet udøver på foden, større (Hookes lov og Newtons tredje lov), så foden sænkes hurtigere og hurtigere. Dette er et løb mellem:

1. kraften øges nok til at stoppe foden og
2. foden bevæger sig langt nok til at bryde skrivebordet.

Hvis styrken ikke øges hurtigt nok, enten fra foden er for massiv eller den indledende hastighed for høj, så vil foden stadig bevæge sig, når den har bevæget sig gennem skrivebordets maksimale deformation, hvilket får den til at gå i stykker.

Hvorfor gør stående på et skrivebord nr ikke bryde det? I dette tilfælde skal skrivebordet kun forhindre, at belastningen accelererer i første omgang. Hvis vægten ikke forårsager deformation, kan den modstå den. At stoppe en bevægelig genstand i en kort afstand kan kræve en vilkårlig stor mængde kraft uafhængigt af vægten af den bevægelige genstand. Dette er grunden til at tabe noget på din fod gør ondt mere end at placere den på din fod. Der kræves en større kraft for at stoppe genstanden end for at forhindre den i at bevæge sig, og en større kraft forårsager større kompression af din fod.

Se Teknisk sektion nedenfor til matematikken.

Afklaring

Jeg antog, at “pludselig anvendelse af magt” betyder en stød, der indebærer en kollision mellem to objekter i hastighed. Hvis du mente blot at ændre en kraft meget hurtigt uden bevægelse, så er svaret nej, det vil ikke skade mere end en statisk belastning.

For at se dette, forestil dig en bowlingkugle hængende fra loftet ved et tov. Du placerer din hånd på den nederste side af bowlingkuglen, så den rører, men uden opadgående kraft. Hvis rebet pludselig skæres, kan du spænde dine muskler og stoppe bowlingkuglen i at falde uden at bevæge din hånd. Din hånd er fin på trods af den pludselige anvendelse af magt på den. Hvis du forsøgte at gøre det samme (stoppe en faldende bowlingkugle med din hånd holdt stille), men med bowlingkuglen startende i en højde over din hånd, er konsekvenserne indlysende.

For en praktisk anvendelse, forestil dig at skyde et haglgevær i to positioner. I den første (og forkerte) holdning holder du pistolens røv en lille afstand væk fra din skulder; i den anden (korrekte) holdning skal du trykke pistolens røv fast mod din skulder. Den første holdning vil være underlagt alle ovenstående analyser, fordi pistolen påvirker din skulder med en indledende hastighed, hvilket resulterer i skade på din skulder afhængigt af hastigheden af pistolrekylen. Med den anden holdning er kraften på din skulder begrænset af krudtens kraft på kuglerne. Afhængigt af kraftens størrelse kan det stadig efterlade et blå mærke, da $ k $ kød er mindre end for knogler, men der er en øvre grænse for kraften i modsætning til pistolens indvirkning i første stilling.

Teknisk sektion

Da sparket skal stoppes i en vis afstand, er det korrekte mål for beskadigelsespotentialet kinetisk energi, ikke momentum. Foden har en indledende kinetisk energi ved indvirkning af $$ K = \ frac {1} {2} mv ^ 2 $$ hvor $ K $ er den kinetiske energi, $ m $ er fodens masse og $ v $ er dens hastighed. Dette svarer til den mængde arbejde, skrivebordet skal gøre for at stoppe foden, som for en fjeder er $$ W = \ frac {1} {2} kx ^ 2 $$ hvor $ W $ er værket (samme enheder som energi) og $ k $ og $ x $ er de samme mængder fra Hookes lov ovenfor. Da der er en maksimal mængde deformation ($ x_ {max} $) inden brud, har vi følgende ligning til at beskrive tilstanden til at bryde skrivebordet: $$ \ frac {1} {2} mv ^ 2 > \ frac {1} {2} kx_ {max} ^ 2 $$ Løsning for $ v $: $$ v > x_ {max} \ sqrt {\ frac {k} {m}} $$ Herfra kan vi se, at der er en hastighed, der kan bryde skrivebordet uanset fodens masse. Hvis denne ulighed er sand, kan skrivebordet ikke gøre nok arbejde for at stoppe foden, før den brydes. For at sætte dette i form af kræfter, lad os erstatte Hookes lov i den oprindelige ligning : $$ \ frac {1} {2} mv ^ 2 = \ frac {1} {2} \ frac {F_ {max} ^ 2} {k} $$ hvor $ F_ {max} $ den kraft, der udøves af tabel ved maksimal deformation. Jeg er skiftet til ligestilling, da jeg vil vide det hvad sker der, når skrivebordet overlever, det vil sige $ W = K $. Løsning for $ F_ {max} $ $$ F_ {max} = v \ sqrt {km} $$ Ud fra dette kan vi konkludere, at den ækvivalente statiske belastning på et skrivebord fra en påvirkning kan være vilkårligt høj baseret på projektilens hastighed .

Kommentarer

• Dette var netop det, jeg prøvede at nedbryde på Quora-tråden. Det betyder ikke ‘ om 8 pund kraft er forårsaget af en 8 pund vægt, der sidder stille eller en 1 pund vægt, der langsomt styrter ned i den eller en bordtennisbold, der skyder med en enorm hastighed ; den læser stadig maksimalt 8 pund kraft. Og 8 pund fald vil være langt mere end 8 pund kraft. Så hvis han latterliggør mig for min ” Hvilende 8 kg vægt ” kritik af kravet på 8 pund, fordi ” en hurtig kraft har mere effekt end en gradvis kraft “, så forstår han ikke ‘ t virkelig hvad kraft er overhovedet.