¿Cómo se calcula la fuerza de un cuerpo estacionario y que cae?

Calcular la fuerza sobre un cuerpo estático es relativamente simple. [matemática] f = mg [/ matemática] es la fuerza de gravedad que actúa sobre una masa, y eso siempre es cierto si un objeto está cayendo o no. En el caso estático, esa fuerza debe ser equilibrada por una cuerda o algo que soporte todo ese peso. Por ejemplo, 12 kN es equivalente a 2698 libras, o el peso de 1224 kg de masa en la Tierra. Eso significa que algo con una capacidad nominal de 12 kN puede contener más de una tonelada en una situación estática, pero si deja caer un peso de una tonelada unos pocos pies, esa misma cuerda probablemente se rompería.

Cuando se considera un objeto que cae, le preocupa la fuerza máxima que una cuerda (u otra pieza de equipo) debe soportar. Imagine un saltador de puenting saltando de un puente. Para la primera parte de la caída, el cordón está muy suelto y no proporciona fuerza. Luego, cuando la cuerda se “engancha”, tira de la persona y la frena. La fuerza máxima que se siente sobre la cuerda se produce cuando la cuerda se estira más al final de la primera caída. En ese instante, la cuerda tiene que soportar todo el peso de la persona, y también proporciona fuerza adicional para que la persona se levante nuevamente para una pequeña caída.

Calcular la fuerza máxima en ese instante es más difícil que el caso estático. Para aproximarse a esto, necesitaría saber el factor de caída (la altura de la caída dividida por la longitud de la cuerda), el módulo elástico de la cuerda y la sección transversal de la cuerda. El módulo elástico de una cuerda generalmente no se da. En cambio (de acuerdo con [1]), los fabricantes de cuerdas dan la “fuerza de impacto”, que es la fuerza máxima experimentada durante una prueba controlada. Puede usar esta fuerza de impacto y los parámetros (masa y factor de caída) de cualquier caída que desee calcular el máximo forzado experimentado por esa cuerda, a menos que la cuerda se rompa primero. Consulte las referencias a continuación para ver más detalles sobre esto y una fórmula para calcular la fuerza máxima / pico.

Terminaré diciendo que no sé nada sobre la escalada y los sistemas de clasificación que usan, por lo que quizás alguien familiarizado con esto pueda dar una mejor respuesta.

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Fal…

http://www.alpineexposures.com/p…

Tus cálculos no me parecen correctos. Debe pensar en las transferencias de impulso en términos de “impulso”. Es increíblemente complicado modelar cómo la fuerza aplicada por la cuerda al detener a un escalador que cae se distribuye a través de su impulso. La cantidad de cuerda que hay en el sistema tiene mucho que ver con eso. Junto con la fricción a través de todo el engranaje, el camino de la cuerda, qué tipo de cuerda, qué material, qué edad, si está mojado o no, la relación núcleo / cubierta en la construcción … puede seguir y seguir. Las cuerdas son mucho más difíciles de modelar que las cuerdas elásticas también, no son simples resortes, a menudo permanecen estiradas por un tiempo después de una gran caída.

En la práctica, los escaladores usan heurísticas más simples para pensar en estas cosas. Sabemos que una “caída realmente grande” (~ factor 1) probablemente tendrá fuerzas máximas de alrededor de 6 kN. Y una “caída normal” probablemente tendrá fuerzas alrededor de 2-3 kN.

Sabemos esto porque Black Diamond escribe mucho sobre las pruebas de equipo que realizan. Buscar “Black Diamond QC lab”. También busque el término “factor de caída” para obtener más información.

Sí, tiene razón en que las fuerzas involucradas en las caídas son mucho más altas que las fuerzas de simplemente colgar el peso del cuerpo en el equipo. Esos son pequeños en comparación con las calificaciones. La gran mayoría de las veces el equipo de escalada está operando muy por debajo de sus límites de resistencia nominal.

Además, la mayor parte del tiempo cuando las anclas de escalada fallan, sucede porque la roca se rompe, no el equipo. ¡Los ingenieros no pueden hacer que la roca sea más fuerte! (Pero pueden ajustar las especificaciones del área de superficie).

Creo que debería ir con el método del factor de impacto en comparación con el método de impulso porque el método de impulso le dará una fuerza de impacto promedio, mientras que el método de factor de impacto le dará una estimación razonable de la fuerza de rotura de impacto máxima.