¿Por qué aumenta el impacto de un objeto en caída libre sobre el suelo aunque la fuerza es un valor constante (F = ma)?

F = ma = mg le da el valor de la fuerza cuando está sentado en el suelo en reposo. En este caso la fuerza es constante.

Estás preguntando acerca de la fuerza que desacelera el objeto, esta fuerza aumenta con la velocidad. El objeto que cae se mueve cuando está a punto de tocar el suelo. Poco tiempo después, debe estar estacionario. En otras palabras, necesita desacelerar (una aceleración negativa). Cuanto más rápido viaja, mayor es la desaceleración. La fuerza requerida para producir esta aceleración es suministrada por la superficie sobre la que aterriza.

F = ma, por lo que una mayor (des) aceleración significa que se requiere una fuerza mayor. Esta fuerza mayor podría hacer una abolladura más grande en el suelo y tomar un poco más de tiempo para detener el objeto.

El impacto de un objeto que cae libremente en el suelo está determinado por el impulso del objeto y también por su energía cinética.

Para detener el movimiento hacia abajo del objeto, el suelo debe ejercer una fuerza hacia arriba. Esta fuerza debe actuar por un cierto período de tiempo. Cuanto mayor es la fuerza que se ejerce, menos tiempo se requiere para detener el objeto. El producto matemático de la fuerza de frenado (promedio) y el tiempo transcurrido siempre será exactamente igual a la cantidad de impulso que tuvo el objeto que cae. (El momento es igual a la masa del objeto y su velocidad).

La fuerza de resistencia también debe actuar a cierta distancia. (Qué tan profundo se hace un agujero en el suelo). El producto de la fuerza de frenado (promedio) y la distancia de frenado siempre será igual a la energía cinética inicial del objeto que cae. (La energía cinética es igual a la mitad de la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad).

¡Y es importante tener en cuenta que la fuerza de frenado NO es constante! Cuando se hace contacto por primera vez, la fuerza es cero. Luego aumenta a un valor máximo y luego vuelve a cero cuando el objeto está en reposo.

Si te refieres al impacto como fuerza de impacto cuando el objeto golpea el suelo, entonces no cambia. En el momento en que el objeto toca el suelo, esta fuerza de impacto es igual a F = m * a. En el caso de un objeto en caída libre, esta fuerza también se llama Peso y se calcula como W = m * g donde g es la aceleración gravitacional que es constante en todo el vuelo.

Lo único que cambia es la velocidad. La velocidad del objeto aumentará constantemente durante la caída hasta que toque el suelo y disminuya a 0.

Lo que cambiará aquí es la energía.

A la altura inicial tenemos energía potencial (Ep = mgh) m-masa, g-aceleración gravitacional y h es la altura del objeto.

Cuando el objeto toca el suelo, tenemos energía potencial que se convertirá en energía cinética, Ek = 1 / 2mv².

Ep = Ek

mgh = 1 / 2mv²

A partir de esta fórmula, puede calcular la velocidad del objeto que golpea el suelo.

Inmediatamente sabemos qué sería Ek porque tenemos Ep (los tres componentes ya son conocidos, m, gyh).

Debido a que esta ecuación calcula la fuerza neta sobre un objeto para acelerarlo, no su energía cinética.

[matemáticas] KE = \ frac {1} {2} mv ^ {2} [/ matemáticas]

Dado que un objeto en caída libre no tiene fuerza que actúe sobre él, factorizando la resistencia del aire, esta ecuación no puede usarse para un objeto que cae al suelo.

Para los objetos que tienen una fuerza neta que actúa sobre ellos, esa fuerza se calcula usando [math] F = ma [/ math], pero la fuerza de impacto sigue siendo diferente.

Porque cuando toca el suelo debe desacelerar repentinamente, lo que aumenta drásticamente la aceleración. (F = ma)

La resistencia del suelo produce una fuerza de reacción que provoca el pico en la desaceleración, pero también debe superar la fuerza de gravedad para producir una desaceleración neta. Por lo tanto F = mG + ma

Otra forma de resolver esto es calcular la energía del objeto que cae y esta energía se absorbe a lo largo de la distancia de frenado. (E = Fd) donde d = distancia de frenado bajo carga resistiva constante.

Es por eso que las zonas de deformación funcionan porque los materiales dúctiles pueden mantener una fuerza resistiva cuando se doblan bajo carga. De este modo absorbiendo energía. (F = E / d)

La creación de un cráter cuando toca el suelo absorbe energía y crea una zona de deformación. Es por eso que aterrizar en la arena es mejor para el objeto que cae.

Para absorber energía, el material debe desviarse. Si no se desvió, entonces d = cero y, por lo tanto, F es infinito (F = E / d)

Es por eso que el vidrio se rompe bajo impacto aunque es más fuerte que el acero. Porque el acero puede absorber energía. Vidrio no tanto.

Si estudias cuidadosamente la fórmula, dice Fuerza = Aceleración de masa X. Entonces, la Fuerza no es una cosa constante, depende de los valores de Masa y la tasa de aceleración. Si un objeto está en estado de caída libre, la tasa de aceleración es de 9.8 m / s / s. Por lo tanto, el cálculo debe ser

F = MXA (tasa de aceleración es de 9.8 m / s)

= MX 9.8 m / s, por lo que si hay un cambio en el valor de M, la Fuerza se verá influenciada automáticamente y el impacto será alto.

Supongo que el impacto se calcula para un intervalo de tiempo corto … que en realidad está aumentando la magnitud. cuanto más corto es el intervalo de tiempo … mayor es la fuerza … Al igual que los amortiguadores … aumenta el tiempo de contacto … allí al reducir la magnitud de la fuerza … ejemplo simple … ¿por qué caminamos con los pies cuando estamos en modo sigilo? … mismo razón … ¡aumente el tiempo de contacto!

Supongo que he explicado qué es … si no, ¡corrígeme!

La fuerza es (casi) constante, pero causa una aceleración. Cuanto más se cae la cosa, más rápido se va (hasta un límite impuesto por la resistencia del aire). ¡Y el ‘impacto’ final depende de la velocidad! Su momento es proporcional a la velocidad y su energía cinética es proporcional al cuadrado de su velocidad.

Si desea una analogía, intente esto:

Si ahorras la misma cantidad de dinero todos los meses, ¡podrás comprar un automóvil horrible en dos años, un automóvil bonito en 4 años y un automóvil de lujo en 12 años! Su “poder de compra” (su “impacto” en el distribuidor) aumenta a pesar de su ahorro a un ritmo constante.

La fuerza es constante pero la velocidad no. Las unidades de aceleración son aumento de velocidad por tiempo. Cada unidad de tiempo agrega otro incremento de velocidad. Entonces, hasta que se alcanza la velocidad terminal, la velocidad aumenta junto con la energía cinética, 1/2 mv ^ 2. La fuerza sobre el impacto depende de la velocidad (al cuadrado).

La fuerza de aceleración es una constante. Si la cosa cayó durante media hora, entonces necesitaría exactamente la misma fuerza (dirigida en sentido opuesto) para detener la cosa en media hora. Si lo detiene en 0.001 segundos, necesitaría una tremenda cantidad de fuerza. La fuerza multiplicada por la distancia da energía.

Impacto traduce fuerza. Por lo tanto, si lo detiene brevemente (en una distancia corta), necesita más fuerza para consumir la energía cinética. Si lo detiene “por mucho tiempo” (a larga distancia), entonces necesita menos fuerza para consumir la energía cinética.

Fd = fD (por así decirlo) (Cap -> grande, mientras que lc -> pequeño)

Eso se debe a la aceleración del objeto y su masa a medida que el objeto aumenta la velocidad antes de tocar el suelo y

Dado que F = ma la fuerza es proporcional a su masa y aceleración

Cuando la masa toca el suelo no está cayendo, por lo que hay otras fuerzas sobre ella.

La fuerza de gravedad es la misma para todas las masas que tocan el suelo, pero esa es la fuerza que acelera a las masas a medida que caen . La fuerza del impacto es la fuerza que desacelera la masa en el impacto … es la fuerza del suelo sobre el objeto.

Esa fuerza depende de cosas como cuán duro es el suelo. Tiene poco que ver con la fuerza de la gravedad sobre el objeto que antes caía.

‘Porque la fuerza viene dada por F = m (vu) / t. Entonces, cuanto más corto es el tiempo de impacto, más fuerte es el impacto.

Mientras que la fuerza puede ser constante, la energía no lo es. Energía = masa * velocidad ^ 2, y cuanto más tiempo esté sujeto a la fuerza de gravedad un objeto en caída libre, mayor será su velocidad.