Un objet qui accélère ou décélère progressivement exerce une force que l’on peut parfois mesurer par le sens du toucher. Vous pouvez savoir à quelle vitesse une voiture accélère grâce à la pression du siège sur votre dos, ou à quelle vitesse vous accélérez le mouvement de quelqu’un lorsque vous le poussez sur une balançoire. Mais les forces d’impact (que nous évitons habituellement, si possible) semblent ralentir un objet d’un seul coup. En fait, chaque objet se déforme au moins légèrement et répartit l’impact sur une petite distance et dans le temps. Par conséquent, vous pouvez calculer l’impact de la même façon que les autres forces, en utilisant des équations cinétiques.
Obtenir la masse et les dimensions initiales de l’objet. Vous pouvez déterminer la masse en pesant des objets plus petits ou en consultant les données du fabricant pour les objets plus grands. Mesurer les dimensions de l’objet le long de toute direction dans laquelle il pourrait faire l’impact d’une collision.
Déterminez la vitesse de l’objet immédiatement avant l’impact. Vous pouvez déterminer la vitesse d’un objet en chute libre en utilisant une équation de bilan énergétique où vous égalez son énergie potentielle à la position initiale à son énergie cinétique immédiatement avant l’impact. L’équation est m * g * h = m * v * v * v, où m = masse, g = accélération due à la gravité, h = hauteur initiale et v = vitesse immédiatement avant l’impact. Si vous ne pouvez pas déterminer avec précision sa vitesse à l’aide d’une formule, vous pouvez la mesurer à l’aide d’une caméra à grande vitesse.
Déterminer l’ampleur de la déformation de l’objet le long de la ligne d’impact. Par exemple, si un véhicule s’écrase sur un mur, vous mesurerez la distance résultante entre l’avant et l’arrière de la voiture, et soustrairez cette distance de sa longueur initiale. D’autres déformations, comme un ballon en largeur, ne sont pas importantes.
Calculez l’énergie cinétique immédiatement avant l’impact. Remplacer sa vitesse à ce point par la formule KE = 0,5 * m * v * v * v, où KE est égal à l’énergie cinétique, m est égal à la masse et v = vitesse.
Établir une équation qui équilibre la quantité de travail qui est entrée dans l’objet avec son changement d’énergie cinétique. Le travail est défini comme une quantité de force qui agit sur une certaine distance. Par conséquent, le travail sur cet objet est égal à une force multipliée par la déformation mesurée, ou F * d. Son changement d’énergie cinétique est égal à l’énergie cinétique immédiatement avant l’impact moins l’énergie cinétique au point de déformation maximale. Comme l’objet ne bouge pas lorsqu’il est déformé au maximum, l’énergie cinétique est nulle et le changement est égal à l’énergie cinétique calculée précédemment. L’équilibre entre l’énergie cinétique et les résultats du travail dans l’équation, KE = F * d. Résoudre pour F.
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