Berechnung Kraft beim Aufprall

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,

da Physik nie meine Stärke war und die Schule schon ein paar Tage her ist, bräuchte ich mal etwas Hilfe. 

Ein ca. 55 kg schweres Display fällt aus 50 cm Höhe herunter auf einen festen Untergrund (wird also komplett abgebremst).
Welche Kraft wirkt dann auf das Display ein?

Das ist jetzt sicher nicht sauber formuliert, aber im Endeffekt geht es darum, dass man sagen könnte: Wenn ein 50 kg schweres Display aus 50 cm Höhe herunterfällt, dann wirken beim Aufprall eigentlich x kg oder das 1,x-fache der 50 kg auf das DP ein. Ich hoffe es ist verständlich, was gemeint ist…

Danke schon mal an alle die antworten!

#2

Hallo,
kurz vor dem Aufprall wirkt die normale Gewichtskraft F = m*g, in Deinem Fall also
F = 55 kg * 9,81 m/s² , ungefähr 540 Newton.
In Deinem Text ist gefragt: welche Kraft wirkt dann auf das Display, also nach dem
kompletten Abbremsen?
Dann ist das Display zertrümmert, aber in Ruhe, seine Gewichtskraft wird von der Gegenkraft der Unterlage aufgehoben, Gesamtkraft dann also 0 N. Ich bin mir aber nicht sicher, ob das wirklich gemeint ist.

Gruß
Jochen

#3

Hallo,

kurz vor dem Aufprall wirkt die normale Gewichtskraft F = m*g,
in Deinem Fall also
F = 55 kg * 9,81 m/s² , ungefähr 540 Newton.
In Deinem Text ist gefragt: welche Kraft wirkt dann auf das
Display, also nach dem
kompletten Abbremsen?
Dann ist das Display zertrümmert, aber in Ruhe, seine
Gewichtskraft wird von der Gegenkraft der Unterlage
aufgehoben, Gesamtkraft dann also 0 N. Ich bin mir aber nicht
sicher, ob das wirklich gemeint ist.

Wenn du das Display (55 kg) auf eine Waage stellst, die auf einem Tisch steht, was zeigt die Waage an? Wenn du das Display mit der Waage frei fallen lässt, was zeigt die Waage dabei an?
Gruß

#4

Hallo,

Ein ca. 55 kg schweres Display fällt aus 50 cm Höhe herunter
auf einen festen Untergrund (wird also komplett abgebremst).
Welche Kraft wirkt dann auf das Display ein?

das kann niemand beantworten oder errechnen.
Auch wenn alle Parameter bekannt wären (ich schätze hier mal einige tausend !!) welche
die (maximale !) Kraft beeinflussen, können auch entsprechende Computerprogramme
nur bedingt ein annäherndes Ergebnis liefern.
Das Problem besteht ja bei allen wissenschaftlich durchgeführten Crash-Tests, bei denen
das „Experiment“ die Berechnung überprüft und neu gestaltet.
Schon die Angaben „Kugel“, Stahl,55kg,Höhe 50cm, Boden Stein (Holz, Metall o.a.)
reichen nicht aus um annähernd die (max.) Kraft aus dem Fall auf den Boden zu errechnen.
Gruß Viktor

#5

Hallo,

Ein ca. 55 kg schweres Display fällt aus 50 cm Höhe herunter
auf einen festen Untergrund (wird also komplett abgebremst).
Welche Kraft wirkt dann auf das Display ein?

bist Du so ein Versicherungsdetektiv?
Wenn Du herausfinden willst, ob es dabei kaputt gehen kann, musst Du es testen.
Wenn Du es berechnen willst, gibt es zu viele Einflüsse. Und ob es kaputt geht oder nicht, hängt entscheidend davon ab, wie und wo es aufkommt.

Natürlich kann man das aber auch akademisch rechnen.
50 cm Fallhöhe, dann kommt es mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 m/s unten an (Wurzel aus 2 mal g mal h).
Und jetzt kommt es entscheidend darauf an, wie groß der Bremsweg s ist, also auf welcher Strecke das Display zum Stehen kommt. Das könnten z.B. 5 mm sein. Die dabei wirkende (Brems-)Beschleunigung ist dann

a = v2/2s

Mit s = 5mm und v = 3 m/s kommt man immerhin auf a = 900 m/s2
Das wäre die 90-fache Erdbeschleunigung, also wirkt auf das Display das 90-fache seiner Gewichstkraft (in dem kurzen Augenblick des Aufpralls).

Aber die kritische Größe ist hier der Bremsweg, den man nicht genau heraus bekommt.
Weiche Matten verlängern ja den Bremsweg, dann wird die Kraft erheblich kleiner.

Gruß
Olaf

#6

Peter, setzen, Themaa verfehlt. 0wt
x

#7

Wenn du das Display (55 kg) auf eine Waage stellst, die auf
einem Tisch steht, was zeigt die Waage an? Wenn du das Display
mit der Waage frei fallen lässt, was zeigt die Waage dabei an?

Offensichtlich wirkt auch beim Fall eine Kraft von ca. 550N auf das Display, sollte es tatsächlich stolze 55kg Masse haben.

Ob da nun eine gleichartig beschleunigte Waage drunter liegt oder nicht.

Übrigens hat mein Onkel Doktor eine Waage, die auch im freien Fall in so einem Fall der Meinung ist, dass sie eine Masse von 55kg trägt.

#8

Übrigens hat mein Onkel Doktor eine Waage, die auch im freien
Fall in so einem Fall der Meinung ist, dass sie eine Masse von
55kg trägt.

Vorsicht bei der Arztwahl!

#9

Splitter
Hallo,
wie schon mehrfach erwähnt, ist so eine Rechnung zwar durchführbar, aber nicht sinnvoll.
Man berechnet dabei die theoretische Kraft auf den Schwerpunkt des Displays und muss dazu noch viele zusätzliche Angaben haben ( oder Annahmen treffen ).
In der Praxis wird aber die zuerst auftreffende Ecke des Displays ganz anders belastet als andere Bereiche desselben. Die Splitter werden dementsprechend charakteristische Verformungen aufweisen und sich in verschiedenen Teilen des Raumes wiederfinden.
Die Fragestellung wird in ähnlicher Form zwar oft als „anschauliches Beispiel“ verwendet, macht aber real leider keinen Sinn.
Bei einer Stahlkugel, die auf eine elastische Unterlage fällt, könnte man noch eher zutreffende Berechnungen anstellen. Dazu müsste man aber auch wissen, wie sich die Unterlage verformt - und das ist schon sehr schwierig ( wenn es genau sein soll ). Die Unterlage hat schließlich auch eine Masse und deshalb hängt die Verformung nicht allein von der Kraft ab, sondern auch von der momentanen Beschleunigung.
Bleibt also leider nur das Experiment …
Freundliche Grüße
Thomas

#10

Hallo zusammen,

erstmal vielen Dank an alle, die sich die Mühe gemacht haben, zu antworten!

Leider scheine ich Euch durch meine Formulierung in die Irre geführt zu haben, denn mit „Display“ meinte ich nicht ein Handydisplay oder ähnliches, sondern einen Warenträger, wie er für Zweit-/Aktionsplatzierungen im Lebensmittelhandel benutzt wird.

Aber aus den Antworten heraus ergibt sich ja schon, dass das letztlich keinen Unterschied macht, da nicht wirklich berechenbar.

Cheers
magicsurfer