Wie schätzt man die Aufprallkraft eines Kampfkünstlers beim Brechen von Ziegeln ein?

Ich sah einem Kampfkünstler zu, der einen Stapel von 9 von 10 Betonsteinen zerbrach. Ich bemerkte, dass der letzte nicht brach. Ich fragte mich, ob dies eine Vereinfachung der Berechnung der ausgeübten Kraft ermöglichen würde.

Der Gedanke war, dass es genug kinetische Energie für 9, aber nicht für 10 war, was eine Grenze ergibt. Anstatt wenn es nur bis zum Ende durchgegangen wäre, wüssten Sie nur die minimal ausgeteilte Kraft, aber nicht die maximale. Als ich durch dieses Kaninchenloch reiste, wurde mir klar, wie viele Variablen es gibt.

Meine Frage ist also, wenn ich die ausgeübte Kraft berechnen wollte, wie würde die Formel aussehen?

Ich verstehe, dass es verschiedene Möglichkeiten gibt, dies anzugreifen, aber es gibt einige Dinge, die ich nicht wissen werde und die verwendet werden könnten, um hoffentlich den Angriffswinkel zu verfeinern. Zum Beispiel kann ich einen Ziegelstein wiegen, aber ich habe keine Ahnung, wie ich messen würde, wie viel Masse er hinter den Schlag gebracht hat, also können wir den F = M * A-Ansatz ausschließen.

Edit: Erstmal danke für die Antworten. Ich freue mich über jeden Beitrag, um auf ein besseres Verständnis hinzuarbeiten. Dies ist mein erstes Mal auf dieser Seite und basierend auf den Antworten scheint meine Erwartung, dass es mehr ein Gespräch gibt, das auf eine Antwort hinarbeitet, falsch gewesen zu sein. Ich glaube auch, dass ich auf etwas in der Art von "Oh, Sie müssen nur die Joules kennen, die für einen Stein benötigt werden, und es wegen x, y, z ... ausmultiplizieren" erwartet / gehofft habe Informationen, die für eine Antwort benötigt werden, oder eine Idee einer Antwort. - Die Ziegel waren an beiden Enden durch kleine Holzpflöcke etwa einen halben Zoll voneinander entfernt schien der Streik ausgehend von der Ruhestellung ~4,5 Fuß in ~0,5 Sekunden zurückgelegt zu haben

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Zwei Blöcke mit jeweils einer Dicke h, die unabhängig voneinander wirken [Anmerkung: Ze ist Z sub e, Zc ist Z sub c, My ist M sub y, Ze ist Z sub e, b ist die Breite]

Elastizitätsmodul eines einzelnen Blocks (Balken) = Ze = I / y = (bh ^ 2) / 6

Kombinierter Elastizitätsmodul von zwei getrennt wirkenden Blöcken = Zc=2Ze=(bh^2)/3

Biegespannung f=My/I=M/Zc=(3M)/(bh^2)

f=My/I=M/Zc=(3M)/(bh^2)

Wenn es nun einen einzelnen Block mit einer Dicke von 2 h gab, dann

Elastizitätsmodul eines Blocks mit einer Dicke von 2h: Ze=I/y=(b(2h)^2)/6=(2bh^2)/3

Biegespannung f=My/I=M/Zc=(3M)/(2bh^2)

Somit wird in getrennten Blöcken im Vergleich zu nicht getrennten Blöcken eine doppelte Biegespannung erzeugt, sodass für eine getrennte Konfiguration im Vergleich zu nicht getrennten Blöcken die halbe Kraft erforderlich ist.

Dies kann leicht auf eine Anzahl von n Blöcken extrapoliert werden.

Nochmals bearbeiten: Die größte Frage hier ist wirklich: Zeigt die Tatsache, dass der letzte Stein nicht bricht, einen Schlüssel zur ausgeteilten Kraft oder Energie? ABER eine Formel für das Szenario mit einer Erklärung, wie Sie abgeleitet haben, wäre sehr aufschlussreich und ... na ja, lustig

Diese Frage ist mir klar. Unklare Wähler, erklären Sie, was nicht klar ist, und ich werde es bearbeiten.
Nams, waren die Steine ​​befestigt, oder hat sie jemand gehalten (nicht sehr fest)? Beachten Sie, dass es sich nicht um einen Chat handelt, Ihre Frage wird von Google bis in alle Ewigkeit registriert, und die Website bevorzugt offensichtlich einen professionellen Schreibstil. Konzentrieren Sie sich also auf die richtige Rechtschreibung.
Ich finde das immer noch unklar. Im Wesentlichen las ich: "Wenn ich die ausgeübte Kraft berechnen wollte, wie würde die Formel aussehen?" Dies ist eine ziemlich weit gefasste Frage, für deren Lösung wir viele Details für bestimmte Szenarien benötigen würden. Es geht um solide Mechanik und Bruchspannungen; was stark variieren würde, je nachdem, wo die Kraft angewendet wird, die spezifische Ziegelzusammensetzung, wie sie gestützt wird usw.
JMac, wie würde Ihre Antwort aussehen, wenn Sie Annahmen für diese Variablen treffen würden. Nehmen Sie beispielsweise an, die Kraft sei tot, nehmen Sie durchschnittlichen Beton an (ich kenne die Einzelheiten nicht, die Sie für die Zusammensetzung benötigen würden, sodass ich das 'x'-Diagramm für Beton nicht nachschlagen kann), nehmen Sie an, dass sie an den äußersten Enden unterstützt werden usw.
Peterh, [" wurden die Ziegel repariert" -ja] ["Ihre Frage wird von Google bis in alle Ewigkeit registriert, und die Seite bevorzugt offensichtlich einen professionellen Schreibstil" - um nicht unhöflich zu sein, ich verstehe nichts davon] [" Konzentrieren Sie sich also auf die richtige Rechtschreibung" - Entschuldigung, ich habe es auf meinem Handy geschrieben und die Autokorrektur meines Handys war auf Latein eingestellt, sodass es falsche Korrekturen vornahm, ohne dass ich es merkte. Natürlich könnte ich es aber Korrektur lesen lassen..]

Antworten (2)

Das ist eine wirklich interessante Frage!

Ich glaube nicht, dass die Formel linear wäre. Ich denke, es wird viel Energie kosten, den ersten Stein zu zerbrechen, und dann würde ein Teil dieser Energie weiterhin durch die späteren Steine ​​übertragen werden. dh wenn es 20 N dauert, um den ersten Stein zu brechen, glaube ich nicht, dass es 100 N dauern wird, um fünf übereinander gestapelte Steine ​​​​zu brechen. (Der folgende Blogbeitrag widerspricht dem)

Ich habe diesen ziemlich coolen Blog-Artikel gefunden, wenn Sie ihn sich ansehen möchten: http://www.dontow.com/2008/06/the-physics-of-martial-arts-breaking-boards/

Er sagt, dass es darauf ankommt, wie sie gestapelt sind.

„Ziegel hingegen sind aus Keramik und brechen (oder zerbrechen) bei einer ausreichend großen Aufprallkraft. Ziegel biegen sich nicht. Wenn ein Stapel Ziegel gelöst wird, steigt die Kraft, die erforderlich ist, um alle Ziegel zu zerbrechen mit jedem weiteren Ziegelstein Wenn Ziegelsteine ​​verdübelt werden, ermöglicht der Spalt tatsächlich, dass die Ziegelsteine ​​(die schwerer als die Kiefernbretter sind) aneinander brechen, dh die Kraft zerschmettert den ersten Ziegelstein, und die Ziegelstücke, die durch den Spalt nach unten fallen, brechen der zweite Stein usw. Je größer die Lücke, desto leichter brechen die folgenden Steine, weil die zerbrochenen Steinstücke länger fallen, eine höhere Geschwindigkeit erhalten und daher zu einem größeren Aufprall auf die nächstniedrigere Schicht führen Dies bedeutet, dass das Brechen eines Ziegelstapels mit Pflöcken erheblich einfacher ist als das Brechen eines Stapels ohne Pflöcke."

Bearbeiten: Ich sehe, dass einige der Kommentare sagen, dass die Frage unklar ist und ein bisschen feindselig ist. Ich denke, es ist unklar, aber ich denke, Nam weiß, dass es viele Variablen gibt und interessiert sich für die Physik. Vielleicht sollten wir einem neuen Mitglied gegenüber etwas freundlicher sein?

Sprechen Sie Ihre Bearbeitung an: Zu sagen, dass etwas nicht klar ist, ist nicht dasselbe wie gemein zu sein. Diese Seite hat ein Format, in dem Fragen im Allgemeinen klar beantwortet werden können. In diesem Fall würden selbst die besten Antworten für dieses Szenario auf „es ist kompliziert“ hinauslaufen. Ich habe kein Problem mit dem Interesse der Leute an dieser Seite oder Physik. Trotzdem möchte ich versuchen, die Fragequalität aufrechtzuerhalten. Diese Frage hat zu viele Variablen, um sie wie gestellt zu beantworten. Wenn sie fragen würden, wie es bricht, ist es vielleicht besser; aber "was ist eine Gleichung für dieses Szenario?" ist nicht wirklich eine konzeptionelle Frage.
Ok, das ist eine faire Antwort. Ich möchte einfach nicht, dass Leute abgeschreckt werden, besonders Neuankömmlinge, die sich aus Interesse an Physik und nicht wegen der Beantwortung von Hausaufgaben entschieden haben, zu posten (was viele Leute zu tun scheinen). Aber ich kann auch vollkommen verstehen, woher du kommst. Die Frage ist nicht spezifisch genug
JMac: 1. „Aber „was ist eine Gleichung für dieses Szenario?“ ist nicht wirklich eine konzeptionelle Frage.“ 2. „Wenn sie fragen würden, wie es bricht, ist es vielleicht besser“ – 1. warum muss es eine sein konzeptionelle Frage? -2.Warum antwortest du nicht aus diesem Blickwinkel?

Nachdem ich in meiner Jugend ein bisschen Ziegel- und Steinbruch betrieben habe, kenne ich einen Trick, der es viel einfacher macht: Stützen Sie den Ziegel oder langen Stein an einem Ende, sodass er etwa einen halben Zentimeter oder mehr über einer harten Oberfläche schwebt. Geben Sie ihm einen kräftigen Schlag in die Mitte, und das schwimmende Ende trifft auf die harte Oberfläche und der Stein bricht in seiner Mitte . Stützen Sie es einfach an seinen beiden Enden und es ist viel schwerer zu brechen. Bei einem Ziegelstapel besteht die Herausforderung wahrscheinlich darin, nur den obersten Ziegel zu zerbrechen. Wenn das nachgibt, sollten die darunter liegenden aufgrund des scharfen Aufpralls des direkt darüber liegenden Steins ziemlich leicht brechen.

Wenn Sie die Frage aus rein theoretischer Sicht angehen möchten, werden meiner Meinung nach nicht genügend Informationen gegeben, um eine Antwort in Form einer Gleichung zu geben. Wahrscheinlich würden Sie viel lernen, indem Sie ein paar einfache Experimente ausprobieren:

  1. Stapeln Sie einen Ziegelstein der in der Demonstration verwendeten Sorte auf zwei Holzdübel mit einem Durchmesser von einem halben Zoll, platzieren Sie einen Holzdübel mit einem Durchmesser von 2 Zoll (ein grober Ersatz für den Handballen eines Kampfkünstlers) und bringen Sie Gewichte an, um den 2-Zoll-Dübel herunterzudrücken bis der Ziegel bricht.
  2. Stapeln Sie den zerbrochenen Stein auf einen anderen Stein, wie die beiden unteren Steine ​​im Stapel, getrennt durch 1/2-Zoll-Dübel. Wenden Sie Gewicht über dem Bruch im oberen Stein an, bis der zweite Stein bricht.
  3. Stapeln Sie zwei ungebrochene Ziegel, die durch 1/2-Zoll-Dübel getrennt sind, und fügen Sie Gewichte hinzu, die auf einen 2-Zoll-Dübel in der Mitte des oberen Ziegels drücken. sehen, ob der untere Stein bricht. Wiederholen Sie den Vorgang mit Trennstiften mit kleinerem Durchmesser. Probieren Sie verschiedene Trenndübeldurchmesser aus und prüfen Sie, ob es einen Mindestabstand gibt, bei dem der untere Stein bricht.

Wohin die Ergebnisse dieser Experimente führen würden, weiß ich nicht. Aber ich vermute, dass der Trennungsabstand entscheidend für die Anzahl der Steine ​​ist, die mit einem bestimmten Schlag zerbrochen werden können.

Wie schätzt man die Aufprallkraft eines Kampfkünstlers beim Brechen von Ziegeln ein?
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