Mekanik şok

Bir vardır mekanik şok zaman hız vektörü ani değişimini gösterir ve bu kabul sistemde geçici rejimleri oluşturur. Bu genellikle iki cisim arasında bir çarpışmanın meydana gelmesine karşılık gelir .

Modelinde deforme olmayan bir katı bir üzere, bu tekabül süreksizlik hız vektörünün ( Birim basamak fonksiyonu bir şeklinde, bir hızlanma sonsuz değeri gerektirir) Dirac . Dinamiklerin temel ilkesi sayesinde , bir şok aynı zamanda bir Dirac ("sonsuz") kuvvet veya tork zirvesine karşılık gelir .

Pratikte hız değişimi anlık değildir; örneğin iki araba arasındaki bir kazada yavaşlamanın yaklaşık 0,1 saniye sürdüğü kabul edilir . İvme ve dolayısıyla kuvvet veya tork, bu nedenle, ilgili hızlar ve atalet yüksekse, sonlu ancak potansiyel olarak çok yüksek değerler alır. Bu, geri dönüşü olmayan maddi hasarlara (parçaların kırılmasına) ve ölümle sonuçlanabilecek yaralanmalara neden olabilir. Düşük hızlı şoklar ve düşük atalet genellikle bir sorun teşkil etmez (örneğin top oyunu ).

Bu şok ayırmak gerekir - hız süreksizliği - ve pislik - ivme (sarsıntı) süreksizliği.

İki nesnenin elastik şokunu tarif etmek oldukça basittir: aslında, diğer herhangi bir dış kuvvetin dışında ilk hızlarıyla canlandırılan iki nesne, momentum (= kütle ve hızın çarpımı), genel kinetik enerji (= 1 / 2 × kütle × hız²) korunmaktadır. Bu söz elastik şok (bazen yanlış olarak adlandırılan sabit şok enerjisi emilim varsa), ve bu durumda her yeni Her bir kütle yaprakları hızı ya da esnek olmayan şok (ya da yumuşak bir şok ), iki nesne boyunca bağlı olup olmadığını Yeni bir hızla animasyonlu tek bir katı oluşturmak için şok.

Çarpışmaya giren cisimlerin geçirdiği deformasyonlar düzeyinde, dayandırılması gereken deformasyon enerjisidir.

Şok türleri çok çeşitlidir: çarpışmalar , darbeler , düşmeler (elleçleme sırasında), şok dalgaları ( patlamalar veya depremlerle bağlantılı ), vb.

Şok mekanizmaları

Şoklar çoğu zaman bir çarpışmaya karşılık gelir , ancak sistematik değildir. Gerçekte, yoğunlukta aniden değişen herhangi bir mekanik hareket, hızlanma süreksizliğinin bir kaynağıdır. Örneğin şunlar olabilir:

görünen veya kaybolan bir elektromanyetik alan (bir bobinin besleme devresi açılır veya kapanır);
bir dalış sırasında feci bir suya iniş veya bir düzlük gibi sıvı ile temas ;
keskin bir açıya sahip bir kam : zaten silindir / kam teması vardır, bu nedenle, silindirin kamın eğimli kısmıyla çarpıştığı düşünülebilmesine rağmen, tam anlamıyla bir çarpışma söz konusu değildir;
bir vincin aniden çalışması gibi bir kablonun hareketi veya bir tırmanıcının düşüşünü tutan halatın hareketi ;
Bir makinenin acil frenlemesi: bazı mekanik makineler çok kısa bir süre içinde (tipik olarak bir saniyeden daha az) durmalıdır, örneğin bir mekanizma tarafından yakalanan bir kişi durumunda bedensel yaralanmayı veya şiddetlenmesini önleyen reaksiyon hızı; mekanizmanın parçaları daha sonra bir şoka maruz bırakılır;
basınçta ani bir değişiklik; örneğin, bir bomba patlaması durumunda , bir cisim (cisim veya canlı) patlama tarafında ani bir aşırı basınca maruz kalırken, karşı yüz atmosfer basıncında kalırken, ikisinin farkı nesneyi vurabilen veya itebilen kuvvet ( ikincil patlama ); ve basınç tepe noktası nesnenin üzerinden geçtiğinde, dış basınç ile iç basınç arasındaki fark da hasara neden olabilir ( birincil patlama );
bir vananın aniden açılması veya kapanması gibi bir sıvının akışında ani bir değişiklik; su darbesinden bahsediyoruz .

Şok, bir temas hareketinden kaynaklanırsa, vücudun temas bölgesinden uzak kısımları eylemsizlik ilkesine göre başlangıç hızlarını korurlar. Temas bölgesi vücudun geri kalanından farklı bir hızda ilerliyor, bu nedenle lokalize bir deformasyonun varlığındayız. Bu , vücut yeniden dengeye gelene kadar, yani tüm noktalar yeni hıza ulaşana kadar ivmeyi ilerletecek bir sıkıştırma dalgasının yaratılmasıyla sonuçlanır .

Şok hasarı

İki tür hasar ayırt edilmelidir: temas hareketlerine bağlı hasar ve hızlanmaya bağlı hasar.

Şok, acımasız bir hızlanmadır, zorunlu olarak acımasız bir mekanik hareket vardır. Bir temas eylemi olduğunda, bu eylemin kendisi hasar yaratabilir. Bu hasar büyük ölçüde temas basıncıyla ilgilidir ; bu hasarı azaltmanın bir yolu, temas yüzeyini arttırmaktır. Oluklar veya yuvarlatmalar lehine keskin açılardan bu şekilde kaçınılır ; araba cepheleri artık yayalara ve iki tekerlekli araçlara verilen zararı azaltmak için yuvarlak şekillere sahip olacak şekilde tasarlandı.

Hızlanma, hasar oluşturabilecek dinamik bir güç alanı yaratır. Örneğin bir araba kazası sırasında ani yavaşlama organın yırtılmasına neden olabilir.

Şok emilimi

Bir şokun sönümlenmesi genellikle iki bölümden oluşur:

hızlar arasındaki geçiş süresini uzatma ve dolayısıyla ivmenin değerini azaltma etkisine sahip elastik bir parça;
Örnek olarak bir trambolinin düşmesini, temasın başlaması ile hızın iptali arasındaki süre (düşük konum) 0,2 sn mertebesinde , 'çok hızlı atladığımızdaki durma süresinden çok daha büyüktür' alabiliriz. zemin
geri tepme etkisinden kaçınmak olan bir enerji dağıtma parçası;
bunlar genellikle sürtünme olaylarıdır, genellikle sıvı sürtünmesi , viskozite , bazen geri döndürülemez deformasyon olayları: bir parçanın plastik deformasyonu (örneğin bir çarpışma durumunda bir arabanın şasisinin deformasyonu) veya kopma (örneğin sert köpük) çarparak şoku emen iki tekerlekli bir kask).

Örneğin, halatlar kullanılan tırmanma “sözde dinamik ” halatlar düşme sırasında yaklaşık% 20 germe ve bu nedenle ivme değeri ve bu şekilde tırmanıcı hasarı azaltmak. Spor uygulamalarında (atlama, jimnastik, tatami ) düşmelerin alınması için tasarlanan paspaslar , elastik tamponlamanın başka bir örneğidir; kalın köpük matlar da dağılır (gözeneklerden havanın geçişi).

Bir kaza sırasında yaralanma mekanizmalarını anlamak, daha iyi sönümleme yönünde otomobilleri önemli ölçüde değiştirdi . Böylece, çok sert araçlardan, bu nedenle çok düşük sönümlemeye sahip araçlardan, enerjiyi dağıtmak için çarpma sırasında levhası "bükülen" araçlara geçtik. Daha önce büyük olan tampon , daha çok çizikleri önlemek ve yayaları korumak için basit bir plastik kabuk haline geldi. Bir araba kazasında emniyet kemerinin amacı, kişi ile yolcu bölmesi (veya fırlama durumunda yer) arasındaki bir çarpışmayı önlemektir. Hasar daha sonra kemerin temas etkisinin (kemer travması: yanıklar, kaburga kırıkları) ve yavaşlamanın (kırbaç, iç organ yırtılması, beynin kraniyal kutuya çarpması) etkileriyle sınırlıdır - kemeri deformasyonu olduğu sürece araba ılımlı kalır. Ayrıca, tabakanın plastik deformasyonu ve kayışın elastik deformasyonu, gövdenin maruz kaldığı ivmeyi azaltır.

Yoldaki ani değişiklikler (çukurlar, frenk üzümü, hız tümsekleri) şoklara neden olur. Lastikler ve süspansiyonlar bu şoklar yolcu konforu için her iki absorbe edilecek, ama her şeyden yol ile temas sağlayabilirler izin verir. Elastik kısım, lastiklerin ve yayların sıkıştırılmasıyla, enerji tüketen kısım ise amortisörler ile sağlanır .

Şok emici malzemeler: Alphagel , Betagel .

Katı malzemelerin çarpma üzerindeki davranışı

Katı malzemelerin mekanik davranışı, büyük ölçüde T sıcaklığına ve gerilme oranına bağlıdır . Malzemeye ve etki koşullarına bağlı olarak, malzeme farklı enerji yayma modları ile sünek , viskoplastik veya kırılgan davranışa sahip olabilir: ${\ nokta {\ varepsilon}}$

elastik deformasyon (her durumda): titreşimler , gürültü;
plastik veya viskoplastik deformasyon: son deformasyon ve ısı salınımı;
ayrılıyor .

Deformasyon hızı çok yüksek olduğunda, tipik olarak iki gövdenin göreceli hızı yüksek olduğunda, malzemeler genellikle kırılgan alana geçer ve ana dağılma modu kırılmadır . Daha sonra etkiden bahsediyoruz .

Ayrıca görün

İlgili Makaleler