Grote krachten absorberen/incasseren. hoe..?

[Phillip]

bestaat er een formule, of iets dergelijks, om gigantische krachten G in te dempen?

voor alle duidelijkheid: met grote krachten bedoel ik dat een mens het niet kan overleven. laat ons zeggen G-krachten boven het menselijk vermogen.

maar ook G-krachten boven materialen. bv 1 kubiek gewapend beton kan maar max zoveel gewicht verdragen. of een duikboot kan maar tot een bepaalde diepte gaan. anders krimpt de romp. een andere voorbeeld: ik knal een kogel af. welke materialen zullen mij kogel opvangen? maw, kan een plank hout mijn kogel incasseren?

of is het zo: het moet altijd sterker zijn, dan het gewenste. maw, ge kun niet marchanderen met krachten.!

jamaar, dat wil dan zeggen: "als ge een zak aardappelen van 100kg wil optillen, laat staan de zak vallen. dan moet gij maar zien dat ge 'superman' zijt.

maar da's toch zever: kijk, met een takkel systeem kan ik zonder moeite 200kg optillen. waarom? G/4 => 200/4=50kg

of in het geval, 'laat de zak maar vallen', zet ik daaronder een trampoline; vangnet;.... zo zullen mijn aardappels beschermt zijn.

ik hoop dat iemand mij kan verduidelijken of het mogelijk is om gigantisch G-krachten op te vangen.

(anders wordt het theorie over anti G-krachten. wat hier niet op zijn plaats is uiterraad )

[Phillip]

tja...

blijkbaar is deze topic mss niet zo simpel op het eerste gezicht. we weten allemaal "ongeveer" wat Kracht (in Newton uitgedrukt) doet. of mss ook niet kan doen.

maar ermee "hoochelen", qua kracht... da's iets anders. hmmm. bon. 'k zal het in schijven opdelen hier, qua wat ik al weet:

1) veer kracht

"De wet van Hooke, ut tensio, sic vis ("zo trek, zo kracht") "

en da's een héél belangrijke wet want ik ben er zeker van toen er mensen mijn eerste quote leesde, hadden ze waarschijnlijk iets hoezo, welke wet; formule ... of . maar is wel degelijk een wet, alsook een formule (!).

k= F/ DELTA l

k= krachtconstante (N/m)

F= kracht (Newton)

delta l= uitrekking massa.

zeg wat je wil, maar met deze veer krachten kan je al héél wat krachten -schokken- opvangen. beeld u eens in dat alle appartementen; wolkenkrabers staan op super grote veren (!!!). niet gemeen bedoelt maar laat de grond maar eens deftig schudden. de schade zou héél wat beperker zijn.

meer weten? klik hier op veer kracht en klik op die site door naar de Wet van Hooke, en allerlei.

en puntje twee de onderzeeboot welke Wet; Formule zal er hier een klare kijk werpen, ivm hoe weerstaat een duikboot die gigantische atmosferische druk .

(psst..ge mag ook een andere puntje bedenken, ivm krachten absorberen )

[Jan van de Velde]

Je zit met een paar misvattingen: krachten kun je niet absorberen. Dat betekent zoiets als "in iets anders omzetten" en dat kan niet met krachten.

Als ik een gebouw heb dat, ik noem maar iets, 100 meganewton aan kracht op de ondergrond uitoefent, dan kan ik veren tussen gebouw en ondergrond zetten wat ik wil, de kracht op de ondergrond blijft 100 MN, het gebouw gaat daardoor niet zweven of zo.

Je kunt wel krachten áfleiden naar een paar door jou gekozen punten, zoals bij bijvoorbeeld een booggewelf. Denk erom dat daarbij enorme drukkrachten in het gewelf zelf kunnen ontstaan.

Je kunt ook krachten verdelen, zoals een blok dat je aan twéé touwen ophang in plaats van aan één. Of de stempelvoeten onder een verrijdbare kraan, waardoor de druk (kracht per m²) op de ondergrond vermindert.

Maar ook in bovenstaande gevallen verdwijnt de kracht niet, ze wordt niet geabsorbeerd.

Wat je wél kunt "absorberen", althans omzetten in andere vormen ervan, is energie.

Stel je auto heeft een bewegingsenergie van 1000 J. Je kunt dan je auto afremmen over een afstand van 1 m.

Arbeid = kracht x weg, 1000 = 1000 x 1, dus dat lukt met een kracht van 1000 N.

Wil je het wat rustiger aan doen, dan kun je er hopelijk voor kiezen om je auto over 2 meter tot stilstand te brengen.

Arbeid = kracht x weg, 1000 = 500 x 2, dus dat lukt met een kracht van 500 N.

Ben je wel langer bezig, de natuur geeft niks voor niks.

Maar het kan wél het verschil zijn tussen gele auto met blauwe zwaailichten, of zwarte auto met dito vlaggetjes.

[Phillip]

Je zit met een paar misvattingen: krachten kun je niet absorberen. Dat betekent zoiets als "in iets anders omzetten" en dat kan niet met krachten.

...

Je kunt wel krachten áfleiden naar een paar door jou gekozen punten, zoals bij bijvoorbeeld een booggewelf. Denk erom dat daarbij enorme drukkrachten in het gewelf zelf kunnen ontstaan.

beste Jan van de Velde, wat ik daarmee wil zeggen; bedoelen met "absorberen" is hoe je een zware kracht kan 'omzeilen' tot een geringde kracht.

een uitstekend voorbeeld - althans ik vind dat- is het systeem van:

2) een dommekracht. ook wel een krik genoemd.

één van die krikken behoord er een "schaarkrik". en nu komt het: de last dat je optilt G, is op ieder moment gelijk aan 0! maw er is een virtuele arbeid.

(uiterraad moet je wel kracht geven aan de zwendel )

meer weten over ruitvormige krik ? klik gerust hier op. is een ongelovig instrument.

3) een hefboom

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/nl/9/99/Hefboom.jpg

De klassieke formule luidt

La x L = Ma x M

met

La de Lastarm in meter

L de Last in Newton of kg

Ma de Machtarm in meter

M de Macht in Newton of kg

Dit is een bijzonder geval van de momentenwet, die hier als volgt luidt:

(kracht x arm)links = (kracht x arm)rechts

met dit systeem worden de kracht herverdeelt. maar hoe je het draai of keert, ge kunt ermee 'zware lasten optillen' voor een geringe kracht die de mens uit oefend.

-----

het ziet ernaar uit dat er niet zoiets bestaat als één vuistregel; formule; definitie hoe kracht omzeilen, indempen, enz . het is allemaal proef ondervinden en vaststellen.

[Jan van de Velde]

het ziet ernaar uit dat er niet zoiets bestaat als één vuistregel; formule; definitie hoe kracht omzeilen, indempen, enz . het is allemaal proef ondervinden en vaststellen.

nee hoor, daar is één prachtige formule voor: W= F·s.

Als iets zich onder invloed van een kracht over een bepaalde weg zóu verplaatsen, hoe groot is dan de kracht die jij moet uitoefenen om dat "op te vangen" als jij je kracht over een ándere weg uitoefent.

Die werkt voor botsingen, voor katrollen, voor hefbomen, voor tandwielen, voor fietstrappers, eigenlijk voor alles.

[Phillip]

nee hoor, daar is één prachtige formule voor: W= F·s.

Als iets zich onder invloed van een kracht over een bepaalde weg zóu verplaatsen, hoe groot is dan de kracht die jij moet uitoefenen om dat "op te vangen" als jij je kracht over een ándere weg uitoefent.

Die werkt voor botsingen, voor katrollen, voor hefbomen, voor tandwielen, voor fietstrappers, eigenlijk voor alles.

Als ik mij niet vergis, beste Jan, dan moet ik je even mij veronderschuldigen, als ik zeg:" is dat niet een beetje alles op een hoopje gooien

ik leg uit:

- een botsing: wat gebeurt er bij een botsing, nl er komt kinetische energie vrij:

Ek = 1/2 massa * snelheid v²

hier in kun je de formule W=F*s terugvinden

- een hefboom => zie mijn vorige quote. ook bij deze vind je W=F *s terug, weliswaar dat een hefboom niks te maken heeft met snelheid (s=v*t), maar met de lengte -evenredig met de materiaalsterkte- van de hefboom.

-tandwielen. bij deze kunnen er twee factoren gebeuren: ofwel de snelheid verhogen of verlagen of het koppelkracht verhogen (uiterraad heeft de gedrevend wiel een lager snelheid dan het drijvend wiel). ook hier geld er de formule

W=F*s

kortom= alles wat te maken heeft met snelheid klopt de formule W=F*s, maar bij een krik of een boogwelf of een hangbrug, daar is er toch géén snelheid met te maken. ik bedoel, die kabels hebben toch niks te maken met s=v*t.

of ook iets anders: een duikboot die onderhevig is aan de waterdruk => Wet van Pascal

hydrostatica.

sorry Jan, maar ik vind nergens bij deze Wet 'iets te maken met snelheid. akkoord?

-----

mss ben ik fout, maar dankzij door u Jan heb ik een betere inzicht:

is het object in beweging of niet?

maw, bv een wagen is in beweging => W=F * s en stel er is een botsing, dan weten we hoeveel energie er vrij komt. dus moeten de constructeurs een zodanig structuur maken waarbij de kooi -van een wagen- zoveel mogelijk vrijkomende energie kan opnemen, zonder dat de wagen uit duizenden stukjes springt.

bij deze zeg ik u:" gij -de auto- "absorbeerd" de impact - krachten." waar het daarna -de opgenomende krachten- naartoe gaat .... euh.. omgezet in harmonische trillingen mss. ('k weet het niet).

terwijl een autokrik ... die is totaal niet in beweging. draagt de lasten. maar voor de krik is het een virtuele arbeid, zeg maar schijnbaar, maar de krachten zijn er hoor. (anders zouden ze de krik uit papier maken, als je me begrijpt )

{wedden dat Einstein straks hier nog tss zal zitten}

[Jan van de Velde]

Nee hoor, ook bij een stilstaande katrol kun je de krachtverdeling berekenen via W= F·s, alleen is s dan niet de afgelegde weg, maar de weg die af te leggen zou zijn als een en ander zou gaan bewegen.

En die redenering is ook prima toe te passen op booggewelven, dakgebinten, hangbruggen en wat je maar wilt.

[Phillip]

een prachtig voorbeeld van een brug constructie:



geloof het of niet, maar bij ieder moment worden de krachten -lasten- herleid tot nul! (zie ruitvormige krik)

de Cantileverbrug

meer uitleg=>English

een vraagje: geld deze formule W=F *s ook voor deze Brug???

[Jan van de Velde]

geloof het of niet, maar bij ieder moment worden de krachten -lasten- herleid tot nul! (zie ruitvormige krik)

ik geloof het niet, of anders praten we niet over hetzelfde.

een vraagje: geld deze formule W=F *s ook voor deze Brug???

ja. in de vorm van "stel dat die schuin geplaatste ligger onderdeel een infinitesimaal klein stukje naar beneden wil onder invloed van de zwaartekracht. Wat wordt dan de drukkracht IN de ligger om dat op te vangen.

In een schuin geplaatste ligger wordt de af te leggen weg groter dan voor de puur verticale beweging nodig zou zijn, drukkrachten in de schuingeplaatste ligger worden dan ook groter naarmate de ligger schuiner geplaatst is.

5 De vrachtwagenmotor in de garage

Het dak van een garage wordt gesteund door twee spanten, die een hoek van 160° met elkaar maken. Aan de nok wordt met een takel een vrachtwagenmotorblok met een gewicht van 10 000 N uit het chassis getakeld. Hoe groot is de kracht die dat in de langsrichting van elk dakspant veroorzaakt?

antwoord:

Spoiler: [+]

28 794 N

uitwerking:

Verborgen inhoud

Eigenlijk gelijk aan de kerktoren van vraag 4, maar toch een spannend verschil:

Grafisch:

Als je dit doet met dezelfde schaal als de kerktoren, dan kom je er straks achter dat je papier niet breed genoeg is. Wij gebruiken hier de schaal 1 cm = 5000 N. Twee bruine dakspanten met daartussen een hoek van 160°. Verticaal vanuit de nok hangt het motorblok, de zwaartekracht op de motorblok is 10 000 N. Ontbind deze kracht mbv de parallellogrammethode in twee krachten in de richtingen van de spanten (want dat is de enige weg om die krachten weg te leiden naar de muren en zo verder naar de grond). Netjes opmeten levert ongeveer 29 000 N per spant. Toch is het motorblok maar even zwaar als de kerkklok!

(Afb.44)

Berekenen:

In je schets zie je rechthoekige driehoeken, met een tophoek van 80°, en een aanliggende rechthoekszijde van 5000 N. De schuine zijde is waarnaar je op zoek bent.

cos(80°) = 5000 N / schuine zijde F_spant = 5000 N / cos(80°) = 5000/0,1736 N =28 794 N

Dat is véél meer dan de krachten in de spanten bij de kerktoren, precies omdat het dak véél vlakker is. De af te leggen weg langs het spant om een eindje verticaal te zakken wordt namelijk véél groter. Als je vlakke daken construeert is dat een factor om heel goed rekening mee te houden.

[Phillip]

wat betreft uw grafische tekening, Jan van de Velde, is idd iets om over na te denken indien je het zo uitvoert.

ik denk in de praktijk dat men een tussenbalk zal stoppen. een balk die de bovenste, schuine balken verbindt alsook de grond.

want anders zal het dak zekerlijk instorten. vandaar in grote sporthallen gebruikt men gebogen houten welf structuren. niet alleen wegens de buig berekeningen maar ook hoe men de gebogen welven maakt. vgl het met bladveren van vrachtwagens.

----

mag ik eens het volgende vragen, Jan. kun je eens een grafische tekening maken over een ruitvormige krik. een krik die een last draagt van 1000 Newton (100kg ongeveer).

ik zeg u als je alles optelt kom je aan nul uit.



vgl dat eens met die Brug.

ik moet er wel aan toe voegen, dat er zware verankeringen zijn aan de uiterste zijkanten, in de grond.

[Jan van de Velde]

ik zeg u als je alles optelt kom je aan nul uit.

Gelukkig wel. Als de NETTO-kracht niet 0 is gaat er een en ander bewegen, en dat is bij bruggen en daken niet de bedoeling.

Meet bij je krik

1) de weg die de handel aflegt (1 rondje is 2 r) en de kracht die je daarbij uitoefent. Vermenigvuldig met elkaar, W=F·s

2) de weg die het duwpunt van de krik naar boven aflegt, en de kracht die het daarbij uitoefent. Vermenigvuldig met elkaar, W=F·s

Afgezien van wrijving zijn beide gelijk aan elkaar. Wat je minder aan kracht hebt moet je meer aan weg afleggen. Op basis van W=F·s is elk systeem voor overbrenging van krachten te verklaren.