/ Forside/ Interesser / Videnskab / Fysik / Spørgsmål
Login
Glemt dit kodeord?
Brugernavn

Kodeord


Reklame
Top 10 brugere
Fysik
#NavnPoint
pbp_et 5378
svendgive.. 2190
transor 1763
berpox 1458
rubion 1050
3773 930
sipelip 890
vagnr 815
SimonGjer 695
10  CLAN 630
Beregning af faldkraft...!
Fra : larsbjoern
Vist : 3432 gange
200 point
Dato : 10-11-08 15:00

Det lyder måske lidt søgt, men ifm. mit professionelle job har jeg brug for at vide:

En person bliver ramt af en en mindre jernbjælke (vægt 6 kg) som falder fra 4 meters højde. Hans egen højde er 1,76 m.
Er det muligt at beregne med hvilken kraft han bliver ramt i hovedet?


 
 
Kommentar
Fra : svendgiversen


Dato : 10-11-08 15:27

Bjælken falder så 2,24 m og ser vi bort fra luftmodstanden med en akceleration på g = 9,81 m/sec^2.

Men du må have en antagelse om stødet, bjælken stopper jo ikke momentant, men trænger
(forhåbentligt kun) lidt ind i hovedet?

Kommentar
Fra : svendgiversen


Dato : 10-11-08 15:56

Disse hurtige beregninger giver ikke din person mange chancer...

Newtons 2. lov: F = m * g

Frit fald: akcelleration = g
hastighed: g integreret med tid = g * t
vejlængde; v integreret med t = 0,5 * g *t^2 = 2,24 m

Giver t = 0,48, dvs bjælken falder knapt et halvt sekund

og opnår bevægelses energien 0,5 * m * v^2 = 0,5 * 6 * 0,48^2, ca = 16,5 Nm
hvis nu bjælken stopper på 1 cm = 0,01 m med konstant bremsekraft er F = 1650 N
svarende til vægt af knap 165 kg.
Men kraften er jo ikke konstant, men voksende gennem hovedskallen, indtil den flækker...

Så medmindre han bærer hjelm, får han kranie brud!

Håber jeg regnet rigtigt, jeg skal også sørge for rødvin til andestegen...

Kommentar
Fra : svendgiversen


Dato : 10-11-08 16:49

Da du er professionel kender jo sikkert de anvendte formler, ellers har du dem her:
http://en.wikipedia.org/wiki/Free_Fall#Without_air_resistance
http://en.wikipedia.org/wiki/Kinetic_energy
http://en.wikipedia.org/wiki/Impact_force

Den sidste "stød kraften" er jo den sværeste...

Afhænger af mange ting:
-rammer bjælken med midten, eller roterer den lidt?
-når hovedet/halsen at give lidt efter?
-er der hud, fedtlag og hår på kraniet?
-hvor på hovedet rammer bjælken?
-og hvor stærkt er kraniet på dette sted?

I hvert fald er eksemlet oplagt som argumentation til at bruge hjelm...



Kommentar
Fra : transor


Dato : 10-11-08 16:57

Kraften bliver præcis det der skal til før hovedet giver efter.

Med andre ord det er forkert spurgt.
9,81 er ikke tyngdeacceleration i Danmark. Her er den nærmere 9,83 m/ss
Det afgørende er impulsen ( bevægelsesmængden på godt gammeldags dansk fysiksprog).
Den er kraften gange vejen 6 kg * 9,83 m/ss * 2,34 m. regn det selv ud.

Den samme størrelse i kraft * vej skal til at bremse den. Jo længere vej, des mindre bliver kraften. Derfor er det godt med en deformerbar hjelm.

Kommentar
Fra : svendgiversen


Dato : 10-11-08 17:38

Nu er det jo ikke afgørende om g er 9,81 eller 9,83,
og den bevægelsesmængde transor afgiver svarer jo til den potentielle energi som bjælken havde,
og nogen vil kunne huske, at den er lig med den kinetiske energi som jeg beregnede...

Men desværre har jeg lavet en regnefejl:

vejlængde; v integreret med t = 0,5 * g *t^2 = 2,24 m,
er stadig rigtigt, men jeg glemte at gange med 2 vedberening af t^2:
(delte senere med 2).

Giver t = 0,676 dvs bjælken falder NOGET OVER et halvt sekund

og opnår bevægelses energien 0,5 * m * v^2 = 0,5 * 6 * 0,676^2, ca = 132 Nm
(det samme som transors formel giver for bevægelses mængde)

Det er jo den opnåede kinetiske energi, der igen skal omdannes, bremses ned,
derfor foretrækker jeg at benytte denne værdi.

Forholdene bliver så eksakt 8 gange værre end min første (fejl)beregning...




Kommentar
Fra : svendgiversen


Dato : 10-11-08 18:09

Jeg kommer i tanke om den anden begrundelse for at benytte den kinetiske værdi:

Der er jo set bort fra luftmodstanden, men havde bjælken en vis udstrækning, som en stålplade, eller den faldt længere, skulle en hastigheds afhængig luftmodstand fratrækkes.

Det gøres bedst i beregninger af kinetiske energier...


Kommentar
Fra : larsbjoern


Dato : 10-11-08 19:23

Hej venner
Jeg tror - i denne sammenhæng - ikke det er nødvendigt med alverdens forbehold!

Jeg kan oplyse, at personen lever, men jeg jeg har brug for "en eller anden forståelig indikator for/ mål for" med hvilken kraft han ca. er blevet ramt med, idet der skal vurderes om det kan have medvirkende årsag til andre skader - ud over selvfølglig hovedet - f.eks skader i ryggen!

Svendgiversen angiver en kraft på noget svarende til 165 kg. Det er en sådan angivelse jeg søger, som kan give "menigmand" en fornemmelse om "slagkraften" !

Kommentar
Fra : CCjunior


Dato : 10-11-08 21:16

Hvis han har det godt, så skal du jo ikke begynde at spekulerer i forsikrings svindel. En læge kan vel vurderer om hans ryg har taget skade

Kommentar
Fra : svendgiversen


Dato : 10-11-08 21:53

De 165 kg var med min 8 gange mindre regnefejl...
Stoppes bjælken på 1 cm ved stød mod hovedet svarer gennemsnits kraften til 1, 3 ton.

Så da han overlevede, er han nok ikke blevet ramt direkte lige på hovedet af bjælkens midterparti?

Med mindre han bar hjelm, og så kan andre skader, f.eks. på ryggen, sagtens komme på tale.


Kommentar
Fra : transor


Dato : 11-11-08 10:31

Nu kan kraft jo ikke måles i hverken kg eller ton.

Energien er også ligegyldig. Det er impulsen, det kommer an på.



Kommentar
Fra : svendgiversen


Dato : 11-11-08 11:06

Vi ved jo godt at kraft måles i N (Newton), men spørgeren er nok mere fortrolig med vægte.
Tyngdekraften af 1kg er ca 9,81 N.

I mit regnestykke fik jeg 13185 N svarende til vægten af 1293 kg.
Ca 1,3 ton, som LarsBjørn bedre kan forholde sig til...

Og det jo bevægelsenergien der skal reduceres til nul.
(ved en modsat rettet impuls).



Kommentar
Fra : svendgiversen


Dato : 11-11-08 11:27

Jeg prøver igen:
Ekin = 0,5 * m * v^2 og Impulsen = F * l

v = g *t eller t = v/g
l = 0,5 * g * t^2 = 0,5 * v^2/g

Newton II: F = m * g
Impuls = F * l = m * g * 0,5 *v^2/g = 0,5 * m * v^2 = Ekin

Altså er den kinetiske energi i træf øjeblikket det samme som impulsen,
(bjælkens oprindelige potentielle energi omdannet tl bevægelsesenergi)
og det er den kinetiske energi der skal bremses.


Kommentar
Fra : vagnr


Dato : 11-11-08 20:51

Svendgiversen og transor har været inde på, at påvirkningen også handler om hvor eftergivende det ramte hoved er. Jeg mener ikke den pgld er blød i bolden, men skadevirkningen må komme meget an på en række andre forhold end bjælkens energi da den ramte.

Ramte den lige oveni hovedet eller på siden, stod personen med stive ben eller lidt bøjede, det samme gælder vel ryggen osv. Det er lidt ligesom en moderne bil med deformationszoner, der absorberer kraften fra et sammenstød.

Da jeg gik i skole havde læreren endnu lov til at slå, og den værste sadist af dem alle slog med sine bjørnelabber på begge sider af hovedet på en gang, det var som om hovedet blev sprængt, for det kunne ikke give efter.

Endelig ville jeg også tro, gentager tro, at kraftoverførslen til det stakkels hovede ville være afhængig af, om det der rammer er en lang stang, der rammer med den yderste enden, eller om det er en samlet klump (eller præcist midten af stangen), der rammer hovedet. Der foresvæver mig noget med at kræfternes parrallellogram må betyde, at den yderste ende af et langt rør ikke kan overføre så meget energi som en jernkugle, der rammer plet.

Jeg håber Svendgiversen og Transor kan klargøre?




Kommentar
Fra : svendgiversen


Dato : 11-11-08 22:10

Du har helt ret vagn...

Jeg gentager:
StødKraften >afhænger af mange ting:
>-rammer bjælken med midten, eller roterer den lidt?
>-når hovedet/halsen at give lidt efter?
>-er der hud, fedtlag og hår på kraniet?
>-hvor på hovedet rammer bjælken?
>-og hvor stærkt er kraniet på dette sted?

Jeg kan tilføje, at hvis han overlevede uden hjelm, er han nok ikke ramt direkte oven i kraniet.
Ved et slag lidt skråt på siden af hovedet når det nok at flytte sig lidt...
Han har måske set bjælken komme og er begyndt at dukke sig, give efter
ligesom når en bokser reducerer stødpåvirkningerne fra modstanderens handske...

Det er jo afgørende at stød bevægelsen, fra hovedet rammes til bjælken stopper sit fald, er lang.

Jeg husker et andet eksempel fra min soldatertid:
En militær hjelm består af en polstret, fjedrende underhjelm og den hårde ydre stålhjelm.
En af mine soldaterkammerater havde i en pause taget yderhjelmen på uden underhjelm,
og en anden slog ham for sjov oven i hovedet med et bræt. Han fik en alvorlig hjernerystelse...

Når man taler om stød taler man jo om elastiske eller uelastiske stød.
Ramte bjælken en bold ville den flyve afsted, var hovedet af dej, ville det bare deformeres.

Jern bjælken er jo nok ret stiv og kompakt, men var den lang og elastisk har du ret,
så ville deformation af denne også reducere stødkraften...
Et menneske kranium er en mellemting mellen den elastiske bold og den amorfe dej,
så der er tale om et delvist elastisk stød, hvor hovedet flytter sig nedad og gerne også til siden.
Hals og rygsøjle vil så give lidt efter, hvilket også reducerer stødet, med fare for rygskader...



Kommentar
Fra : casper0606


Dato : 11-11-08 22:14

det kan du kke bare sådan talsætte uden at have målt det, der er alt for mange faktorer.....

Hvordan ramte den ham, hvor meget blev den bremset ned bjælken fortsætter jo sit fald...... jeg mener at det lægeligt skal vurderes....

Kommentar
Fra : svendgiversen


Dato : 11-11-08 22:23

Ja casper,
vi kan kun komme med de nødvendige formler til beregningerne,
og som vi alle er enige om, er det helt afgørende hvor lang stød bevægelsen er.

Lægerne kan nok ikke huske Newons anden lov og slet ikke Impuls sætningen...




Du har følgende muligheder
Dette spørgsmål er blevet annulleret, det er derfor ikke muligt for at tilføje flere kommentarer.
Søg
Reklame
Statistik
Spørgsmål : 177435
Tips : 31962
Nyheder : 719565
Indlæg : 6408016
Brugere : 218879

Månedens bedste
Årets bedste
Sidste års bedste