Warum tun Peitschen so weh?

Der Grund, warum eine Peitsche so weh tut, ist, dass sich die Spitze der Peitsche extrem schnell bewegt und die Haut reißt.

Der Grund dafür lässt sich leicht anhand der Impulserhaltung analysieren. Nehmen wir eine bequeme Annäherung, dass die Masse pro Längeneinheit ($\rho$) ändert sich nicht durch die Länge der Peitsche. So sind Peitschen nicht wirklich, aber es wird den Abschluss nicht sehr beeinflussen.

Anfangs bewegt sich die gesamte Länge der Peitsche, sagen wir mit Geschwindigkeit$v$, wenn Sie die Bewegung der Peitsche genau beobachten, werden Sie feststellen, dass sich im Laufe der Zeit der anfängliche Impuls auf einen immer kleineren Abschnitt der Peitsche konzentriert, während der Rest fast statisch ist.

Nun, wenn die Peitschenlänge ist$l$dann ist Anfangsimpuls$\rho l v$. Wenn wir uns zu einem späteren Zeitpunkt eine Momentaufnahme ansehen und sagen, wir beobachten das$l_0$ist die Länge der aktuell bewegten Peitsche.

Dann durch Impulserhaltung,$\rho v_0 l_0 = \rho v l$. Dies impliziert, dass die Geschwindigkeit des beweglichen Endes,$v_0 =\frac{v l}{l_o}$

wie die Zeit vergeht$l_0 \to 0$,$v_0 \to \infty$. Die Spitze bewegt sich mit sehr hoher Geschwindigkeit, daher ist sie in der Lage, zu stechen. Eine dünne Spitze macht den Effekt dramatischer (aufgrund kleinerer$\rho$), ändert aber nichts am wesentlichen Mechanismus.

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Die Geschwindigkeit der Peitschenspitze kann die Schallgeschwindigkeit überschreiten. Aus Wiki :

Der Knall einer Peitsche entsteht, wenn sich ein Teil der Peitsche schneller als die Schallgeschwindigkeit bewegt und einen kleinen Überschallknall erzeugt. Die Entstehung des Überschallknalls wurde 1927 durch Hochgeschwindigkeits-Schattenfotografie bestätigt. 1

Es gibt mindestens drei "Bewegungsmodi", die in einer Peitsche die nötige Geschwindigkeit erzeugen können, um sie zum Knallen zu bringen. Die drei sind: eine Halbwelle, eine Vollwelle und eine Schleife. Diese Namen weisen auf die Form der Biegungen in der Peitsche hin, wenn sie geworfen wird. Bei allen dreien wird die anfängliche Bewegung auf den Griff ausgeübt, und die resultierende Form bewegt sich den Körper der Peitsche hinab bis zur Spitze. Die hohe Geschwindigkeit der Spitze erklärt sich aus dem Gesetz der Impulserhaltung. Da der Impuls ein Vektor ist, hat er eine Richtung und geht nicht durch eine Biegung, die die Bewegungsrichtung im Körper der Peitsche umkehrt – wie diejenige, die auftritt, wenn sich eine Halbwellenform eine Peitsche hinabbewegt.

Wenn eine Peitsche geworfen wird, fügt die anfängliche Bewegung des Griffs dem Körper der Peitsche eine gewisse Menge an kinetischer Energie hinzu. Wenn die Peitsche knallen soll, muss die Griffbewegung auch einen der Bewegungsmodi erzeugen, die eine Richtungsumkehr in der Peitschenbewegung erzeugen. Wenn sich die Richtungsumkehr entlang der Peitsche bewegt, werden der Impuls und die kinetische Energie in der Peitsche in dem Segment der Peitsche zwischen der Spitze und der sich bewegenden Biegung konzentriert. Wenn sich die Biegung der Spitze nähert, nähert sich die Masse des beweglichen Teils Null, während die Energie relativ konstant bleibt. Da der Impuls das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit des bewegten Objekts ist, gilt: je kleiner die Masse, desto höher die Geschwindigkeit. Daher bewegt sich das Ende der Peitsche extrem schnell und erreicht leicht die Schallgeschwindigkeit.

Viele veröffentlichte populärwissenschaftliche Erklärungen nutzen die Tatsache, dass die allgemeine Form einer Peitsche konisch ist: dick am Griff und sehr schmal an der Spitze, daher die Abnahme der Masse. Die Verjüngung trägt zwar zur abnehmenden Masse bei, ist aber kein entscheidender Faktor. Sogar "flache", nicht konische Peitschen knacken. Die tatsächliche Abnahme der Masse des beweglichen Teils erfolgt einfach, weil die Peitsche endet: Je näher die bewegliche Biegung an der Spitze liegt, desto weniger Masse befindet sich in dem Teil, das sich in die angegebene Richtung bewegt.

Nur etwas mit einer Planke zu treffen, verursacht nicht annähernd so viel Schaden.

Im Allgemeinen kann eine Planke viel schädlicher sein als eine Peitsche. Peitschen sehen vielleicht cooler aus, aber das scheint es auch zu sein.

http://en.wikipedia.org/wiki/Whip#As_practical_weapons

Unterschiede im Schmerz müssen nicht die Höhe des verursachten Schadens widerspiegeln (wenn wir das überhaupt richtig definieren können). Weichteilprellungen, Abschürfungen, Platzwunden, Frakturen usw. verursachen wahrscheinlich alle Schmerzen, aber möglicherweise (ich weiß es nicht) sind die Schmerzniveaus nicht in dieser Reihenfolge. Ich würde denken, dass Peitschen gut gegen Blutergüsse und Schnittwunden sind, während Bretter möglicherweise ein breiteres Spektrum an Schäden abdecken. (Im Internet gibt es eine Menge Zeug über überraschend schmerzhafte Scherenschnitte , die auch irgendwie zusammenhängen könnten.)

Es tut eigentlich nicht weh, hier ist ein Artikel über die Art der Peitschen, die Jockeys verwenden: http://www.guardian.co.uk/sport/2011/oct/18/jockeys-whip-didnt-hurt Aber ich denke, du meinst warum scheint es weh zu tun. Wie @Alfred sagte, liegt dies daran, dass es die Schallgeschwindigkeit überschreitet. Schall ist eine Wanderschwingung in Form von Druckwellen in einem elastischen Medium. In Gasen breitet sich Schall in Längsrichtung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aus, hauptsächlich abhängig von der Molekülmasse und der Temperatur des Gases, und der Druck hat wenig Einfluss. Wiki sagt:Einige gängige Peitschen wie die Bullwhip oder Sparewhip können sich schneller bewegen als der Schall: Die Spitze der Peitsche durchbricht die Schallmauer und verursacht einen scharfen Knall – buchstäblich einen Überschallknall. Überschallknalle erzeugen enorme Mengen an Schallenergie und klingen ähnlich wie eine Explosion. Dies ist genau die Situation der Peitsche.