Как рассчитать силу удара?

Сила удара определяется как ситуация, когда совершается некоторая работа по перемещению объекта на определенное расстояние. Его можно интерпретировать как силу, возникающую при столкновении двух предметов. Столкновение объектов происходит, когда один объект сталкивается с другим. Ударная сила оказывает огромное воздействие на объект за короткий промежуток времени. Он обозначается символом F. Его единицей измерения являются ньютоны (Н), а размерная формула задается как [M ¹ L ¹ T ^-2 ]. Его формула равняет произведение массы и скорости тела на удвоенное время. Другими словами, это отношение кинетической энергии, которой обладает тело, к пройденному им расстоянию.

Формула силы удара

F = mv/2t

where,

F is the impact force,

m is the mass of the body,

v is the velocity of the body,

t is the time taken.

Вывод

Consider an object of mass m which moves with a velocity v when some work W is done on it. The force applied is F and it moves the object to a distance of d units for t seconds.

We know the work done equals the product of force applied and distance travelled.

W = Fd ⇢ (1)

Also, the work done equals the kinetic energy of the body.

W = K.E. = 1/2 mv² ⇢ (2)

From (1) and (2) we get,

Fd = 1/2 mv²

F = mv²/2d

Putting d = vt, we get,

F = mv²/2vt

F = mv/2t

This derives the formula for impact force acting on a body.

Примеры проблем

Задача 1: Рассчитайте силу удара, действующую на предмет массой 2 кг со скоростью 4 м/с в течение 2 секунд.

Решение:

m = 2

v = 4

t = 2

Using the formula we get,

F = mv/2t

= 2 (4) / 2 (2)

= 8/4

= 2 N

Задача 2. Рассчитайте силу удара, действующую на предмет массой 3 кг со скоростью 8 м/с в течение 3 секунд.

Решение:

m = 3

v = 8

t = 3

Using the formula we get,

F = mv/2t

= 3 (8) / 2 (3)

= 24/6

= 4 N

Задача 3. Рассчитайте массу тела, если сила удара, действующая на тело, равна 10 Н, а скорость равна 5 м/с в течение 4 секунд.

Решение:

F = 10

v = 5

t = 4

Using the formula we get,

F = mv/2t

=> m = 2Ft/v

= 2 (10) (4) / 5

= 16 kg

Задача 4: Вычислите скорость тела, если сила удара, действующая на тело, равна 14 Н, масса равна 2 кг в течение 2 секунд.

Решение:

We have,

F = 14

m = 2 

t = 2

Using the formula we get,

F = mv/2t

=> v = 2Ft/m

= 2 (14) (2) / 2

= 28 m/s

Задача 5. Вычислите время, затрачиваемое телом, если сила удара, действующая на тело, равна 30 Н, масса 4 кг и скорость 15 м/с.

Решение:

F = 30

m = 4

v = 15

Using the formula we get,

F = mv/2t

=> t = mv/2F

= 4 (15) / 2 (30)

= 60/60

= 1 s

Задача 6. Рассчитайте силу удара, действующую на тело с кинетической энергией 20 Дж, если пройденное расстояние равно 2 м.

Решение:

E = 20

d = 2

Using the formula we get,

F = E/d

= 20/2

= 10 N

Задача 7. Вычислите кинетическую энергию тела, если сила удара, действующая на тело, равна 40 Н, а пройденное расстояние равно 4 м.

Решение:

F = 40

d = 4

Using the formula we get,

F = E/d

=> E = Fd

= 40 (4)

= 160 J