Die ggg-Kraft gewöhnlicher Gegenstände, die auf den Boden fallen

Bei meinem Freund haben sie einen Beschleunigungsmesser, der die Kraft misst, mit der bestimmte Objekte auf den Boden treffen. Er behauptet, dass Mobiltelefone aus einer Höhe von 1,20 m mit einem Schlag auf eine solide Metalloberfläche aufschlugen G -Kraft von über 2000. Ist das richtig? Diese Zahl scheint viel zu hoch zu sein.

ich verstehe das G -Kraft errechnet sich aus (Beschleunigung in m/s 2 )/9,8. Ich nehme an, wenn ein Objekt sofort abbremst, hätte es einen sehr hohen Wert G -Gewalt. Aber ist 2000 eine legitime Zahl? Es scheint einfach extrem hoch zu sein.

Hallo Denken Sie an die Geschwindigkeit, die das Telefon haben würde, wenn es auf den Boden auftrifft, suchen Sie im Wiki nach Newton-Bewegungsgleichungen. Verwenden Sie diese Gleichungen, um die Beschleunigung abzuschätzen (nicht schlau mit Ihnen, aber Beschleunigung ist entweder plus oder minus, kein wirkliches Wort wie Verzögerung in der Physik). Teilen Sie dann durch g, um die g-Kraft zu erhalten. Und es wird abprallen, nicht sofort stoppen. Grüße
als Erweiterung dessen, was @irishphysics sagt, gegeben eine Zahl für die Beschleunigung, wie z 2000 G , ein anderer Ansatz, den Sie tun können, besteht darin, die Geschwindigkeit zu schätzen, mit der das Ding auf den Boden auftrifft, und diese Geschwindigkeit und Ihre bekannte Beschleunigung dann in eine Aufprallzeit umzuwandeln. Und dann können Sie sich davon überzeugen, ob das sinnvoll ist oder nicht.
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Danke für die ganzen Infos Jungs. Ich versuche zu sehen, ob ich dies programmgesteuert über eine Android-App replizieren kann. Ich habe einige vom Markt heruntergeladen, aber sie zeigen nur bis zu 4 g an, wenn ich mein Telefon auf den Boden fallen lasse (vorausgesetzt, ich mache es nur aus 2 Fuß oder mein Akku springt heraus, und ich möchte mein Telefon nicht ruinieren). Ich habe selbst eine kleine App geschrieben, um den Beschleunigungsmesser meines Telefons (Galaxy S4) zu überprüfen, und seine maximale Reichweite beträgt 20 m / s ^ 2 mit einer Auflösung von 6 x 10 ^ -4 m / s ^ 2, also denke ich, dass das ausreichen sollte, um dies zu testen. Ich werde euch wissen lassen, was ich herausgefunden habe!
Ich bin sicher, HTC, Sony, Lumina usw. testen alle auf diese Art von Schockbewertung, sonst würden sich ihre Sachen nicht verkaufen, ich frage mich nur, was ihre akzeptablen Grenzen sind ... aus persönlicher Erfahrung ist es besser, als Ihre fallen zu lassen Telefon in die Badewanne ... kein Comeback da ... seufz ... viel Glück mit der App
@irishphysics - dieser Stapp war ein verrückter Typ. Blutende Augäpfel für die Wissenschaft. Wow.
@ user3302828 wenn der interne Beschleunigungsmesser nur auf 20 m/s geht 2 Sie werden nur sehen, wie es abgeschnitten wird - und je nach Abtastrate (und zugehöriger analoger Filterschaltung) wird es Ihnen schwer fallen, eine genaue Ablesung der Aufprallzeit zu erhalten. Die Zeit, die der Ton / Druck benötigt, um die Länge des Telefons zu durchlaufen, wird ebenfalls zu einem potenziell signifikanten Faktor ...
@Floris ja, und das alles wofür? Nichts, was sie wirklich wissen mussten oder mit einem Testdummy nicht herausfinden konnten. Etwas vom Thema abgekommen, aber dies ist die letzte Generation menschlicher Kampfpiloten, Drohnen und ihre Widerstandsfähigkeit gegen hohe G-Kräfte sind die Zukunft.
@Floris Du hast Recht, die Anwendung scheint zu klemmen - die höchste G-Kraft, die ich messen kann, beträgt ~ 4 g. Ich nehme die Beschleunigungsmesserwerte des Telefons (für die x-, y- und z-Achse in SI-Einheiten) und dividiere sie jeweils durch die Schwerkraft, um einen g-Wert zu erhalten. Dann quadriere ich jeden Wert und ziehe eine Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate. Dies scheint genau zu sein, da ein Telefon, das auf einer flachen Oberfläche steht, mit dieser Methode 1 g anzeigt. Leider bin ich mir mit dem Bereich von 20 m / s ^ 2 nicht sicher, was ich sonst tun soll. Ich kann schnelle Messungen vornehmen (1 alle 0,008 Sekunden). Könnte das irgendwie helfen? Sorry für die Noob-Fragen!
Sie müssen einen Weg finden, um die maximale Kraft abzuschätzen - der eingebaute Beschleunigungsmesser ist dafür in den Höhen, die Sie verwenden, nicht gut. Aber Sie könnten versuchen, aus sehr geringer Höhe (nur wenige mm) zu fallen und dann das Ergebnis zu skalieren. Wenn Sie einige sehr niedrige Höhen mehrmals wiederholen und das Ergebnis grafisch darstellen, haben wir möglicherweise einige echte Daten, mit denen wir arbeiten können - immer besser als Spekulationen.
Ok, die App war also ein No-Go. Ich zog Daten so schnell ich konnte, aber die Ergebnisse waren zu inkonsistent. Ich habe versucht, es aus einer Höhe von 1,5 Zoll fallen zu lassen und den y-Vektor zu isolieren, aber selbst das würde 2,5 g bei einem Lauf und 1,1 g bei einem anderen Lauf ergeben. Unterm Strich ist es meiner Meinung nach, keinen Android-Beschleunigungsmesser für Aufpralltests zu verwenden!
@floris, ein weiteres YouTube-Video, das aus 100 Fuß Höhe heruntergefallen ist, landet mit einer Schutzhülle auf Kies, aber ich denke, Sie können dies mit der OP-Frage youtube.com/watch?v=TcbyrkzhIXI gleichsetzen

Antworten (2)

aktualisierte Berechnung

Als Faustregel gilt, dass die "g-Kraft" eines Aufpralls das Verhältnis der Fallstrecke und der Strecke ist, die benötigt wird, um den Fall zu stoppen. Dies basiert auf einem einfachen Work-Done-Argument - F 1 Δ X 1 = F 2 Δ X 2 , und natürlich F = M ⋅ A . Dieser Ansatz ist derselbe wie in diesem Artikel, der ein Mythbusters-Experiment mit Luftpolsterfolie beschreibt . Da kann es einen Faktor 2 geben, je nachdem, ob man von einer konstanten Verzögerungskraft (zerquetschende Luftpolsterfolie) oder einer elastischen Verzögerung (wobei die Kraft mit der Verschiebung zunimmt) ausgeht.

Ich schätze, dass sich ein Telefon, wenn es auf eine harte Oberfläche fällt, um etwa 0,2 mm verzerrt – basierend auf der Beobachtung der kleinen Delle an der Ecke, als meine Frau tatsächlich ihr Telefon fallen ließ. Aber siehe Video unten für eine viel größere Verzerrung ...

Verhältnis nehmen 1200 M M 0,2 M M ≈ 6000 G - was bedeutet, dass Ihre 2000 g eine vernünftige Zahl sind.

Ich habe ein Zeitlupenvideo eines kaputten iPhones gefunden - es zeigt, dass die Entfernung, über die es sich bewegt / verzerrt, erheblich größer ist als ich geschätzt habe, sodass die g-Kräfte geringer sein werden:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bildquelle

Wenn Sie Ihr iPhone in eine Hülle stecken, die bei einem Sturz auch nur ein paar mm "nachgibt", sind die g-Kräfte viel geringer und Sie verbessern die Chancen, einen Sturz auf eine harte Oberfläche zu überstehen, erheblich.

Tolle Antwort (würde positiv abstimmen, wenn ich könnte). Ich habe hier mehrere Dinge gelernt: 1) Der Android-Beschleunigungsmesser ist in diesem Szenario einfach nicht nützlich. Es wurde nicht für Crashtests entwickelt, und selbst bei der schnellsten Datenabfrage können die Ergebnisse sehr inkonsistent sein. Zum Beispiel – bei 1,5 Zoll kann ein Tropfenmesswert zu einem Spitzenwert von 2,5 g führen, während der nächste zu einem Spitzenwert von 1,05 g führen kann. Er ist zu inkonsistent, um ihn für Aufpralltests zu verwenden. 2) Der Begriff „G-Kraft“ ist ein cool klingender Begriff, den wir Anfänger mit Kampfjets assoziieren, aber hohe G-Kräfte können leicht durch gewöhnliche Gegenstände erzeugt werden, die unbedeutende Höhen fallen.
Hervorragende Zusammenfassung! Und ja, wenn die Aufprallzeit im Vergleich zur Probenahmezeit kurz ist, werden Ihre Ergebnisse sehr inkonsistent sein. Dies wird durch die Tatsache verschlimmert, dass Stresswellen auf diesen Zeitskalen um Ihr Telefon springen. Als ich das letzte Mal Ereignisse mit hoher Dehnungsrate gemessen habe, haben wir einen 150.000-Dollar-Digitalisierer verwendet (mit Papierband zum Speichern der Daten ... Ja, das war vor Disketten!)

Mit einer Beschleunigungsmesser-App habe ich gesehen, dass das Fallenlassen des Telefons auf eine Decke das Telefon nur mit 6 bis 8 g trifft und keinen Schaden anrichtet. Menschen in Kampfjets halten diesen Kräften auch ohne Schaden stand, daher macht es Sinn, dass Tausende von g erforderlich wären, um sie zu brechen.

Warum ist es sinnvoll, Menschen und Telefone zu vergleichen?
Ihre Beschleunigungsmesser-App verfügt wahrscheinlich über eine erhebliche Filterung (für Anti-Aliasing) und eine eher niedrige Abtastrate. Versuchen Sie, die Fläche unter der Kurve zu integrieren - stellen Sie sich dann vor, dass der Aufprall nur den Bruchteil einer Millisekunde dauert, und finden Sie heraus, welche Spitze dasselbe Integral ergibt ...
Die ggg-Kraft gewöhnlicher Gegenstände, die auf den Boden fallen
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