Lors d'un impact, l'énergie d'un objet en mouvement est convertie en travail et la force joue un rôle important. Pour créer une équation pour la force de n'importe quel impact, vous pouvez définir les équations pour l'énergie et le travail égal à l'autre et résoudre pour la force. De là, le calcul de la force d'un impact est relativement facile.

TL, DR (Trop long, pas lu)

Pour calculer la force d'impact, divisez l'énergie cinétique par la distance. F = (0.5 * m * v ^ 2) ÷ d

Impact et énergie

L'énergie est définie comme la capacité de travailler. Lors d'un impact, l'énergie d'un objet est convertie en travail. L'énergie d'un objet en mouvement est appelée énergie cinétique et est égale à la moitié de la masse de l'objet fois le carré de sa vitesse: KE = 0,5 × m × v ^ 2. Lorsque vous pensez à la force d'impact d'un objet qui tombe, vous pouvez calculer l'énergie de l'objet à son point d'impact si vous connaissez la hauteur à partir de laquelle il a été lâché. Ce type d'énergie est connu sous le nom d'énergie potentielle gravitationnelle et il est égal à la masse de l'objet multipliée par la hauteur à partir de laquelle il a été abandonné et l'accélération due à la gravité: PE = m × g × h. Work

Le travail se produit lorsqu'une force est appliquée pour déplacer un objet à une certaine distance. Par conséquent, le travail est égal à la force multipliée par la distance: W = F × d. Parce que la force est une composante du travail et un impact est la conversion de l'énergie en travail, vous pouvez utiliser les équations pour l'énergie et travailler pour résoudre la force d'un impact. La distance parcourue lorsque le travail est accompli par un impact est appelée la distance d'arrêt. C'est la distance parcourue par l'objet en mouvement après l'impact.

Impact d'un objet tombant

Supposons que vous vouliez connaître la force d'impact d'une roche d'une masse d'un kilogramme tombe d'une hauteur de deux mètres et s'enfonce deux centimètres de profondeur à l'intérieur d'un jouet en plastique. La première étape consiste à définir les équations de l'énergie potentielle gravitationnelle et à travailler les unes avec les autres et à résoudre pour la force. W = PE est F x d = m × g × h, donc F = (m × g × h) ÷ d. La deuxième et dernière étape consiste à brancher les valeurs du problème dans l'équation pour la force. N'oubliez pas d'utiliser des mètres, pas des centimètres, pour toutes les distances. La distance d'arrêt de deux centimètres doit être exprimée en deux centièmes de mètre. En outre, l'accélération due à la gravité sur Terre est toujours de 9,8 mètres par seconde par seconde. La force de l'impact de la roche sera: (1 kg × 9,8 m /s ^ 2 × 2 m) ÷ 0,02 m = 980 Newtons.

Impact d'un objet en mouvement horizontal

Maintenant Supposons que vous vouliez connaître la force d'impact d'une voiture de 2 200 kilogrammes voyageant à 20 mètres par seconde qui s'écrase dans un mur lors d'un test de sécurité. La distance d'arrêt dans cet exemple est la zone de déformation de la voiture, ou la distance à laquelle la voiture se raccourcit à l'impact. Supposons que la voiture soit suffisamment écrasée pour être plus courte de trois quarts de mètre qu'avant l'impact. Encore une fois, la première étape consiste à définir les équations pour l'énergie - cette fois l'énergie cinétique - et de travailler les unes sur les autres et de résoudre pour la force. W = KE est F x d = 0,5 × m × v ^ 2, donc F = (0,5 × m × v ^ 2) ÷ d. La dernière étape consiste à insérer les valeurs du problème dans l'équation force: (0,5 × 2 200 kilogrammes × (20 mètres /seconde) ^ 2) ÷ 0,75 mètre = 586 667 Newtons.