Warum beschleunigen Objekte trotz einer höheren Kraft manchmal nicht so stark?

Betrachten Sie die folgenden Situationen.

Ein Lastwagen, der sich mit 0,5 m/s bewegt, trifft Sie. Besagter LKW ist ungefähr 2000KG. Dieser Truck muss sicherlich eine große Kraft ausüben, aber wenn Sie von ihm getroffen werden, bevor die Bremse schnell gedrückt wird, werden Sie kaum ein wenig zurückgestoßen (oder fühlen Sie einfach, wie Sie etwas drückt).

Oder denken Sie an eine hydraulische Presse (die die Kraft vervielfachen würde, mit der etwas zusammengedrückt wird), die Objekte langsam zusammendrückt, aber wenn Ihre Hand sie zufällig berührt, während sie nach unten geht, bewegt sich Ihre Hand nicht viel. Sicher, Sie können sich vielleicht nicht dagegen wehren oder es stoppen, aber im Moment der Berührung wird Ihre Hand nur langsam nach unten gedrückt. Wenn Sie stecken bleiben, ist Ihre Hand danach nicht mehr in guter Form, aber die Beschleunigung, die Ihre Hand erhält, ist sehr gering.

Aber jemand, der Sie mit der Hand drückt, kann Sie viel mehr bewegen als diese, obwohl die Kraft technisch gesehen viel geringer ist.

Wie funktioniert das alles genau? Wie gilt A=F/M genau?

Bearbeiten: Das grundlegende Problem, das ich hier denke, ist, dass Sie sich in dem Moment, in dem Sie beschleunigen, so schnell (oder schneller) bewegen wie das, was Sie antreibt, und die Kraft auf Sie verringern, bis Sie wieder langsamer werden. Dafür können Sie argumentieren, dass das Newtonsche Gesetz immer noch gelten würde, aber dann gibt es das Konzept, dass Objekte komprimiert und mit noch größerer Geschwindigkeit zurückprallen (dies ist bei so etwas wie einem Ball, der getroffen wird, auffälliger), was die Dinge noch komplizierter macht in Bezug darauf, wie Kraft und Beschleunigung wirken.

Also wie soll das alles funktionieren? Hatte Newton nur halb recht oder was?

Ich glaube nicht, dass Sie sich richtig vorstellen können, von einem 2000 kg schweren Lastwagen angefahren zu werden, der sich mit 0,5 m / s bewegt. Wie erwarten Sie auch, dass sich Ihre Hand schneller bewegt als sich die Presse bewegt? Wenn Ihre Handgeschwindigkeit zu hoch wird, verlieren Sie den Kontakt mit der Presse und es wird keine Kraft mehr ausgeübt. So wie ein Auto mit unendlichem Drehmoment nicht weiter auf unendliche Geschwindigkeit beschleunigen wird, wenn die Räder selbst nicht mit unendlicher Geschwindigkeit durchdrehen können.
Im Bezugssystem des Lastwagens / der Presse bewegt sich Ihr Körper / Ihre Hand mit einer winzigen Geschwindigkeit darauf zu. Bei Kollision (wenn wir die Energiedissipation vernachlässigen) wird es mit gleicher Geschwindigkeit und entgegengesetzter Richtung zurückgeworfen. Aus dem Ruhebezugssystem entspricht dies der doppelten Geschwindigkeit LKW / Presse. Es ist also die Geschwindigkeit des Lastwagens, die die Geschwindigkeit bestimmt, mit der Sie von ihm weggedrückt werden, nicht die Kraft
Das habe ich mir gedacht, aber gilt das in diesem Fall nicht für jede Objektkollision? Und wann würden Sie überhaupt A=F/M verwenden? Das grundlegende Problem, das ich hier denke, ist, dass Sie sich in dem Moment, in dem Sie beschleunigen, so schnell bewegen wie das, was Sie antreibt, und die Kraft auf Sie reduzieren, bis Sie wieder langsamer werden.
Dann gibt es das Konzept von Objekten, die mit noch größerer Geschwindigkeit komprimiert und zurückgeworfen werden (dies ist bei so etwas wie einem Ball, der geschlagen wird, deutlicher), was die Dinge in Bezug auf die Funktionsweise von Kraft und Beschleunigung noch komplizierter macht.
Es ist nicht klar, was Ihre Frage ist. „Das grundlegende Problem, das ich hier denke, ist, dass Sie sich in dem Moment, in dem Sie beschleunigen, so schnell bewegen wie das, was Sie antreibt, und die Kraft auf Sie reduzieren, bis Sie wieder langsamer werden.“ Was Sie sagen, ist nicht wahr. Wenn Sie sich mit der gleichen Beschleunigung bewegen wie ein Objekt, das eine Kraft auf Sie ausübt, wird die Kraft auf Sie nicht verringert.
„Dann gibt es das Konzept, dass Objekte mit noch größerer Geschwindigkeit zusammengedrückt und zurückgeworfen werden (dies ist bei so etwas wie einem Ball, der getroffen wird, deutlicher), was die Dinge noch komplizierter macht, wenn es darum geht, wie Kraft und Beschleunigung funktionieren.“ Sicher, die Details dessen, was passiert in einem elastischen Ball, wenn er zusammengedrückt wird, und Sprünge sind ziemlich kompliziert. Aber es gibt kein Problem, die Newtonschen Gesetze auf die Bewegung des Balls als Ganzes anzuwenden. F = M A funktioniert hier genauso gut wie anderswo.

Antworten (2)

Die Newtonschen Gesetze sind richtig, nicht halb richtig, und wenn Sie jemals glauben, eine Ausnahme von ihnen gefunden zu haben, sollten Sie davon ausgehen, dass Sie sie nicht richtig interpretiert und angewendet haben.

Denken Sie daran, dass eine Kraft eine Masse gemäß dem zweiten Newtonschen Gesetz genau dann beschleunigt, wenn die Kraft auf die Masse einwirkt. Wenn eine große Kraft bei niedriger Geschwindigkeit auf eine kleine Masse ausgeübt wird, beschleunigt die Masse schnell bis zu dem Punkt, an dem ihre Geschwindigkeit gleich der der Quelle der Kraft ist. An diesem Punkt hat die Kraft keinen vollständigen Kontakt mehr mit der Masse und die Beschleunigung stoppt.

Außerdem sollten Sie bedenken, dass allerlei Einschwingvorgänge ins Spiel kommen, die man leicht vergisst. Wenn Sie beispielsweise unglücklicherweise von einem Lastwagen angefahren wurden, beschleunigt Ihr Körper nicht sofort als Einheit – stattdessen beginnt der Teil Ihres Körpers, der zuerst mit dem Lastwagen in Kontakt kommt, zu beschleunigen, und es dauert eine begrenzte Zeit, bis eine Kompression erfolgt Welle geht durch deinen Körper und beginnt, den Rest davon zu beschleunigen.

Wenn Sie eine hydraulische Presse haben, die eine Kraft von 1.000.000 Tonnen ausüben kann, sich aber nur mit einem Millimeter pro Sekunde bewegt, können Sie Ihre Hand dagegen legen und Ihre Hand wird unwiderstehlich mit einem Millimeter pro Sekunde angetrieben. Ihre Hand wird nicht schnell auf eine enorme Geschwindigkeit beschleunigt, da die volle Kraft, die die Presse erzeugen kann, niemals auf Ihre Hand als Einheit ausgeübt wird. Ihre Hand wird beim ersten Kontakt mit der Presse etwas zusammengedrückt und auf 1 mm/s beschleunigt. An diesem Punkt kann die Presse die Kraft nicht mehr aufbringen, da sich Ihre Hand genauso schnell bewegt wie die Presse.

Das zweite Newtonsche Gesetz ist eine "sofortige" Gleichung. Was ich damit meine, ist das F Netz = M A bezieht sich auf die Nettokraft und Beschleunigung einer Masse zum gleichen Zeitpunkt . ∗ Es scheint, als ob (eine Ihrer) Verwirrung hauptsächlich darauf zurückzuführen ist, dass Sie die Kraft zu einem Zeitpunkt und die Beschleunigung zu einem anderen Zeitpunkt berücksichtigen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn sich ein Objekt aufgrund einer Kraft bewegt, die dann die auf das Objekt ausgeübte Kraft ändert.

Speziell über die hydraulische Presse ... Ich glaube, Sie verstehen falsch, wann die große Kraft "passiert". Da es sich nach unten bewegt, bevor es mit irgendetwas in Kontakt kommt, übt es keine Kraft auf irgendetwas aus, und wenn Sie es berühren würden, würde es keine Kraft auf Sie ausüben, die der Kraft entspricht, die es ausübt, während es etwas zerquetscht. Die Brechkraft beruht auf dem Kontakt mit dem Objekt und der Bodenfläche, wenn die Maschine immer stärker nach unten drückt. Sie können dies sogar selbst erleben, indem Sie Ihre Hand langsam auf den Tisch bewegen und dann immer fester und fester in die Oberfläche des Tisches drücken.

∗ Bei ausgedehnten, nicht starren Körpern muss man bei so etwas etwas vorsichtiger sein, aber es gilt trotzdem auf der Ebene der "Punktmasse".

Warum beschleunigen Objekte trotz einer höheren Kraft manchmal nicht so stark?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v