Vapaasti putoavan massan "iskuvoima"

[jjude]

Osaisiko joku vääntää rautalangasta kaavan, jolla voisi laskea kuinka kovalla
voimalla/massalla vapaastiputoava paino iskee kohteeeseen.
Esim. 50kg lyijymöntti pudotetaan 2m korkeudesta tolpan päähän.
Kuinka kovaa se "Iskee" ja upottaa tolppaa maahan?

[jarikos]

2 metrin matkalla kappale saavuttaa 6,26m/s nopeuden ja liike-energiaa 2kg kappaleella on 39,23 joulea.

Tarkistakaa muut menikö oikein.

[8400]

Mikä sen 2 kilon kappaleen paino silloin on, tai siis minkä painoinen kappale aiheuttaa samanlaisen voiman kuin tuo 2m matkalta putoava kahden kilon kappale?

[-Masa-]

E=m x g x h
https://peda.net/kotka/perusopetus/lang ... lejmt/1ljp
Tuossa tapauksessa, jos g pyoristetään 10, niin tulos olisi
50*10*2=1000J eli 1kJ

[jjude]

Kiitos!
Kyllä kai 5-6" teroitettu parru uppoaa tuolla voimalla järvenpohjaan?
Massan voi helposti nostaa lähemmäs 100kg ja ehkä vähän korkeuttakin...

[Mika 82]

Varmasti uppoaa tuollaisella painolla. Huomio vain jotenkin parrun pään suojaamisen, että mene säpäleiksi. No jos lyijyä on, niin sekin itsessään pehmentää iskua.

[rautakasa]

Aika pitkä aika viimeisestä fysiikantunnista, mutta voisiko asiaa lähestyä niin, että laskee lyijymötikän potentiaalienergian 2 metrin korkeudessa ja ajattelee sen kuluvan sillä matkalla, minkä tolppa yhdellä humautuksella uppoaa - saisi keskimääräisen tolppaan vaikuttavan voiman. Vissiin pitää vielä ynnätä siihen lyijymötikkään vaikuttava painovoima. Iskun tehoa pienentää se, että tolppa on ensin paikallaan ja sen massan kiihdyttäminen haukkaa osan energiasta (joka tietysti taas vapautuu tolpan hidastuessa).

Odotan mielenkiinnolla nimimerkki Jäärän tarkkaa laskelmaa aiheesta

[Huituri]

Siinähän kohdistuu 980 Joulen voima siihen tolppaan jos on vain ilmaa välissä.

[tane II]

Joule ei ole voiman yksikkö (vaan energian). Väittäisin, että voimaa ei annetuilla tiedoilla voi laskea, vaan pitäisi tietää, millaisia muodonmuutoksia toisiinsa osuvissa kappaleissa tapahtuu. Ja tietenkin em. tolpan massa ja myös kitkavoima vaikuttaa asiaan.

[Jäärä]

2 metrin matkalla kappale saavuttaa 6,26m/s nopeuden ja liike-energiaa 2kg kappaleella on 39,23 joulea.

Tarkistakaa muut menikö oikein.

Energiaperiaate ei täysin sovellu tehtävään, sillä järkäleen liike-energia ei kokonaan muutu paalun tunkeutumistyöksi, vaan liike-energiaa menee osien muodon- ja lämpötilanmuutokseenkin. Likiarvon menettelyllä toki saa.

Tarkempaan laskentaan voi käyttää kirjassa Geotekniikan perusteet (Jääskeläinen, 2009) olevaa paalutuskaavaa, jonka saa esimerkiksi Karoliina Pesolan diplomityön sivulta 19–20. Siinä tarvitaan maaperän murtovoimaa, joka tarkoittaa voimaa, jolla paalu painuu maaperään mutta joka saattaa olla käytännön tilanteessa hieman vaikea ainakin tarkasti määrittää.

[jiipee]

Ja tietenkin em. tolpan massa ja myös kitkavoima vaikuttaa asiaan.

Näin juuri. Juntattavan paalun massa ja kitka ympäristöönsä vaikuttaa huomattavasti siihen, minkälaisella energialla se työntyy maahan.

[Jäärä]

Paalua juntattaessa järkäle aiheuttaa paaluun pitkittäisen, äänen nopeudella etenevän shokkiaallon (paalun materiaalin tihentymiä ja harventumia), jonka avulla energia siirtyy paalun kärkeen. Paalun materiaalin hystereesi muuttaa osan energiasta kuitenkin lämmöksi. Myös paalun ja maaperän välinen kitka muuttaa järkäleen energiaa lämmöksi.

[steami]

Olen joskus suunnitellut traktorin vinssiin jotain "kiven murskaajaa".
Siis nostaisin vinssillä painon ylös ylös 1 - 2 metrin korkeudelle ja pudottaisin sen alas tiessä olevan kiven päälle.

Ajatus on, että kivi joko murenisi, tai uppoaisi iskun voimasta..

Kuinka painava tämä paino tulisi olla, että kivi murskaantuisi yläosistaan, tai uppoaisi riittävästi haittaamasta kulkemista autolla?

[Jäärä]

Olen joskus suunnitellut traktorin vinssiin jotain "kiven murskaajaa".
Siis nostaisin vinssillä painon ylös ylös 1 - 2 metrin korkeudelle ja pudottaisin sen alas tiessä olevan kiven päälle.

Ajatus on, että kivi joko murenisi, tai uppoaisi iskun voimasta..

Kuinka painava tämä paino tulisi olla, että kivi murskaantuisi yläosistaan, tai uppoaisi riittävästi haittaamasta kulkemista autolla?

Riippuu aivan kiven koosta ja sen materiaalin lujuudesta. Mutta noin äkkiä ajatellen mitä isompi järkäle nostetaan mahdollisimman korkealle ja sen iskun annetaan vaikuttaa hyvin pienelle alalle, niin sitä varmemmin pieni kivi uppoaisi ja iso kivi halkeilisi yläosastaan.

Tosin minä en pidä hyvänä ajatuksena kiven upotusta, sillä routiva maa pyrkii nostamaan kiveä ylöspäin. Ilmiön voimakkuus tietysti riippuu routivasta maalajista.

[nuc-64]

Olen joskus suunnitellut traktorin vinssiin jotain "kiven murskaajaa".
Siis nostaisin vinssillä painon ylös ylös 1 - 2 metrin korkeudelle ja pudottaisin sen alas tiessä olevan kiven päälle.

Ajatus on, että kivi joko murenisi, tai uppoaisi iskun voimasta..

Kuinka painava tämä paino tulisi olla, että kivi murskaantuisi yläosistaan, tai uppoaisi riittävästi haittaamasta kulkemista autolla?

Täällä Kangasalla pitää majaansa Maanrakennus Huhtakallio, jolla on ns. kivitykkejä. Esim. siltoja ovat purkaneet noilla. Vastaavaa ideaa kai pienoiskoossa ajattelet, en saanut kuvaa suoraan linkattua, mutta näkyy kuvia tuossa kalustovalikossa.
https://www.huhtakallio.fi/kalusto/

[jarikos]

2 metrin matkalla kappale saavuttaa 6,26m/s nopeuden ja liike-energiaa 2kg kappaleella on 39,23 joulea.

Tarkistakaa muut menikö oikein.

Energiaperiaate ei täysin sovellu tehtävään, sillä järkäleen liike-energia ei kokonaan muutu paalun tunkeutumistyöksi, vaan liike-energiaa menee osien muodon- ja lämpötilanmuutokseenkin. Likiarvon menettelyllä toki saa.

Tarkempaan laskentaan voi käyttää kirjassa Geotekniikan perusteet (Jääskeläinen, 2009) olevaa paalutuskaavaa, jonka saa esimerkiksi Karoliina Pesolan diplomityön sivulta 19–20. Siinä tarvitaan maaperän murtovoimaa, joka tarkoittaa voimaa, jolla paalu painuu maaperään mutta joka saattaa olla käytännön tilanteessa hieman vaikea ainakin tarkasti määrittää.

Jep, en edes yrittänyt laskea kuin tuon 2kg massan 2 metrin matkalla saavuttavan liike-energian. Sekin toki ideaalitilanteessa. Aika paljon tulee muuttujia lisää jos alkaa laskemaan paalutukseen tarvittavan voiman ja kaikki energiahäviöt.