sciencetalk

Een collega had vandaag volgende vraag:

Welke kracht oefent een vallend voorwerp uit?

Even de situatie:

Bepaalde machines/apparaten moeten afgescherm worden voor vallende voorwerpen, oa. kabels en zo. De hoogte (h) is bekend en het gewicht/massa (m) van het vallend voorwerp ook. En de gravitatieversnelling (g) is een constante.

Hiermee is de tijd van het vallen en de eindsnelheid te bepalen, evenals de kinetische energie. Maar hier lopen we een beetje vast. Onze kennis zit in een andere sector.

Maar wat is nu de kracht dat dit voorwerp veroorzaakt bij impact op een andere structuur?

Dat is niet even 1,2,3 te zeggen. Het is onmogelijk om een "algemene formule" te geven voor twee objecten die met elkaar in botsing zijn. Ligt helemaal aan de situatie (is er ondersteuning), materiaaleigenschappen (stijfheid) en massa's van het/de object(en).

Het vallende voorwerp is gekend: massa is gekend, type zal een geisoleerde electriciteitskabel zijn

Waar het op valt is ook voor het grootste deel gekend: stalen profielen (HEA, HEB,... wat nodig is) die boven het te beschermen deel liggen. Deze stalen liggers zullen links en rechts op een aantal kolommen rusten. Deze stalen liggers zijn dus in beperkte mate vervormbaar.

Indien de inpactkracht gekend is, kunnen we bepalen welke ligger(s) nodig zijn. Maar wat is deze kracht?

De beginsnelheid kennen we, de eindsnelheid is 0. De gemiddelde kracht hangt dus af van de tijd waarop het voorwerp tot stilstand komt en dat zou men eventueel praktisch kunnen bepalen.