Conocer fuerza de impacto
Quisiera saber la fuerza de impacto de un objeto a una determinada velocidad.
Ejemplo: Yo circulo con una motocicleta a 200 km/h y choco de frente un una paloma (peso aprox 100 gr).. ¿cuál seria su fuerza de choque?
Ejemplo: Yo circulo con una motocicleta a 200 km/h y choco de frente un una paloma (peso aprox 100 gr).. ¿cuál seria su fuerza de choque?
Respuesta de janderkla
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La fuerza de impacto básicamente es la energía cinética que tenga. Por tanto podemos calcularla con una fórmula relativamente sencilla:
Energia= Masa x Velocidad^2
La energía estará en julios, la masa en kg y la velocidad en metros/segundo.
Suponiendo una paloma de 100 gramos, un poco raquítica a mi parecer dado que al menos pesara 300-500 gramos. Serian 0,1Kg
Debes calcular la velocidad no de la paloma, si no la diferencia entre la paloma y tu, es decir la velocidad del impacto. Si circuláis uno en contra del otro seria la suma de velocidades, si la atrapas en vuelo seria la resta de tu velocidad a la suya y si ella cruza la autopista mientras tu circulas por ella seria como si ella estuviera parada.
Supongamos este ultimo caso, que es el más probable. En este caso la velocidad del impacto es 200km/h.
200Km/h x 1000metros/1km x 1h/3600segundos = 55,55 metros/segundo
Ahora solo tenemos que hacer la formula:
energia=0,1 x 55,55^2 = 308,64 Joules.
Ahora me dirás, ¿esto es mucho o poco?
4,1 joules es 1 caloría por tanto si lo dividimos por 4,1 tenemos:
75 calorías, que seria lo mismo que 0,075KCal acostumbrados a ver en los alimentos.
¿Aparentemente es una miseria no? Bueno nuestra paloma estaba en los huesos pesando 100g, podría pesar 5 veces más sin problemas. Pero 0,375 KCal sigue pareciendo poco. ¿Por qué esta energía es muy peligrosa? ¿Te daría miedo que una paloma a 200km/h te impacte? Te preocuparía lo mismo que te impacte una bola de acero de 500g que una almohada de 500g las dos a 200km/h, la pregunta es tonta, ¿prefiero qué me impacte la almohada pero la energía de ambas es la misma 0,375 KCal donde esta la diferencia?
Hay 2 cosas que hacen que una almohada y una bola de acero nos preocupen de diferente manera al impactarnos, teniendo la misma energía.
1º El área de impacto, cuanto mayor es el área de impacto esta energía se disipa en forma de calor y es menos dañina, si el impacto es sobre una superficie muy pequeña esta debe aguantar todo el golpe.
2º el tiempo en que tiene que disiparse toda esa energía.
Y ahora entra el tema de la potencia, la potencia es energía por unidad de tiempo. Los watios son joules/segundo.
Calcular el tiempo de impacto es muy complicado pero te haré una aproximación muy sencilla.
El tiempo de impacto entre un muro de acero y una almohada sera el tiempo desde que la almohada toca la superficie del acero hasta que la almohada se deforma totalmente y disipa toda su energía. ¿Una almohada puede compactarse 20cm si fuera a 200km/h y chocara contra un muro no? Supongamos eso.
El tiempo de impacto seria los 0,2 metros (o 20 cm que es lo mismo) dividido entre 55,55 m/s son: 0,0036 s
Quedemos con este dato para después.
Ahora calculemos una bola de acero sobre un muro de acero. Cuanto tiempo tardaría en impactar, supongamos que la bola de acero debido al impacto se "abolla" 1 cm quizás 2, hagamos los cálculos con 1 centímetro.
0,01/55,55 = 0,00018 Segundos
Tenemos que una masa de 0,5kg a 200km/h tiene una energía de 1543 joules, las 0,375 Kcal de antes.
Si el impacto es con una almohada tarda 0,0036 s y si es una bola de acero el impacto tarda menos dado que se deforma menos y es de 0,00018 segundos, calculemos la potencia de los dos:
Almohada:
1543j/0,0036s = 428.611 watios = 428 Kwatios
¿Estos ya nos suenan más por la factura de la luz no es así? No esta nada mal 428 Kwatios veamos la bola de acero:
1543j/0,00018s = 8.572.222 Watios = 8.572 Kwatios.
Esto solo es el segundo efecto si a esto le sumamos el primer efecto, debemos considerar que esta potencia se aplica sobre 10 o incluso 100 veces menos de superficie en el caso de la bola de acero respecto a la almohada por tanto la potencia del impacto por unidad de superficie es de 4,28 Kwatios en el caso de la almohada (suponiendo 100 veces menos de superficie) y de 8.572 Kwatios en el caso de la bola de acero. Por tanto una bola de acero es unas 2000 veces más dañina que una almohada pesando lo mismo y a la misma velocidad.
La paloma no seria ni como la almohada ni como la bala de acero. Pero seria un termino medio tirando hacia la bola de acero.
Menudo rollo te he metido. Espero no haberme hecho pesado, si necesitas algo más dímelo.
Energia= Masa x Velocidad^2
La energía estará en julios, la masa en kg y la velocidad en metros/segundo.
Suponiendo una paloma de 100 gramos, un poco raquítica a mi parecer dado que al menos pesara 300-500 gramos. Serian 0,1Kg
Debes calcular la velocidad no de la paloma, si no la diferencia entre la paloma y tu, es decir la velocidad del impacto. Si circuláis uno en contra del otro seria la suma de velocidades, si la atrapas en vuelo seria la resta de tu velocidad a la suya y si ella cruza la autopista mientras tu circulas por ella seria como si ella estuviera parada.
Supongamos este ultimo caso, que es el más probable. En este caso la velocidad del impacto es 200km/h.
200Km/h x 1000metros/1km x 1h/3600segundos = 55,55 metros/segundo
Ahora solo tenemos que hacer la formula:
energia=0,1 x 55,55^2 = 308,64 Joules.
Ahora me dirás, ¿esto es mucho o poco?
4,1 joules es 1 caloría por tanto si lo dividimos por 4,1 tenemos:
75 calorías, que seria lo mismo que 0,075KCal acostumbrados a ver en los alimentos.
¿Aparentemente es una miseria no? Bueno nuestra paloma estaba en los huesos pesando 100g, podría pesar 5 veces más sin problemas. Pero 0,375 KCal sigue pareciendo poco. ¿Por qué esta energía es muy peligrosa? ¿Te daría miedo que una paloma a 200km/h te impacte? Te preocuparía lo mismo que te impacte una bola de acero de 500g que una almohada de 500g las dos a 200km/h, la pregunta es tonta, ¿prefiero qué me impacte la almohada pero la energía de ambas es la misma 0,375 KCal donde esta la diferencia?
Hay 2 cosas que hacen que una almohada y una bola de acero nos preocupen de diferente manera al impactarnos, teniendo la misma energía.
1º El área de impacto, cuanto mayor es el área de impacto esta energía se disipa en forma de calor y es menos dañina, si el impacto es sobre una superficie muy pequeña esta debe aguantar todo el golpe.
2º el tiempo en que tiene que disiparse toda esa energía.
Y ahora entra el tema de la potencia, la potencia es energía por unidad de tiempo. Los watios son joules/segundo.
Calcular el tiempo de impacto es muy complicado pero te haré una aproximación muy sencilla.
El tiempo de impacto entre un muro de acero y una almohada sera el tiempo desde que la almohada toca la superficie del acero hasta que la almohada se deforma totalmente y disipa toda su energía. ¿Una almohada puede compactarse 20cm si fuera a 200km/h y chocara contra un muro no? Supongamos eso.
El tiempo de impacto seria los 0,2 metros (o 20 cm que es lo mismo) dividido entre 55,55 m/s son: 0,0036 s
Quedemos con este dato para después.
Ahora calculemos una bola de acero sobre un muro de acero. Cuanto tiempo tardaría en impactar, supongamos que la bola de acero debido al impacto se "abolla" 1 cm quizás 2, hagamos los cálculos con 1 centímetro.
0,01/55,55 = 0,00018 Segundos
Tenemos que una masa de 0,5kg a 200km/h tiene una energía de 1543 joules, las 0,375 Kcal de antes.
Si el impacto es con una almohada tarda 0,0036 s y si es una bola de acero el impacto tarda menos dado que se deforma menos y es de 0,00018 segundos, calculemos la potencia de los dos:
Almohada:
1543j/0,0036s = 428.611 watios = 428 Kwatios
¿Estos ya nos suenan más por la factura de la luz no es así? No esta nada mal 428 Kwatios veamos la bola de acero:
1543j/0,00018s = 8.572.222 Watios = 8.572 Kwatios.
Esto solo es el segundo efecto si a esto le sumamos el primer efecto, debemos considerar que esta potencia se aplica sobre 10 o incluso 100 veces menos de superficie en el caso de la bola de acero respecto a la almohada por tanto la potencia del impacto por unidad de superficie es de 4,28 Kwatios en el caso de la almohada (suponiendo 100 veces menos de superficie) y de 8.572 Kwatios en el caso de la bola de acero. Por tanto una bola de acero es unas 2000 veces más dañina que una almohada pesando lo mismo y a la misma velocidad.
La paloma no seria ni como la almohada ni como la bala de acero. Pero seria un termino medio tirando hacia la bola de acero.
Menudo rollo te he metido. Espero no haberme hecho pesado, si necesitas algo más dímelo.
