Kraft beim Hammerschlag?
Wie berechne ich die Kraft (in N) mit der ich mit einem Hammer mit einer Masse von 1kg mit der konstanten Geschwindigkeit von 1m/s gegen eine massive Stahlplatte haue, ohne Angaben machen zu müssen wie lange der Stoß gedauert hat (in Millisekungen) oder der Verformungsweg der Platte bzw. des Hammers?
1 Antwort
Ohne zumindest eine dieser Angaben kannst Du die Kraft nicht berechnen. Ihr Mittelwert ist der Quotient aus der kinetischen Energie und dem Bremsweg, oder auch der Quotient aus dem Impuls und der Dauer des Bremsvorgangs.
Meßtechnisch läßt sich vielleicht etwas machen: An dem Hammer könnte man seitlich Dehnungsmessstreifen anbringen und am Speicheroszilloskop den zeitlichen Verlauf der elastischen Verformung während des Stoßvorgangs beobachten. Damit ließe sich der zeitliche Verlauf der Kraft abschätzen.
Hier sind ähnliche Frage wie Deine diskutiert worden:
https://physics.stackexchange.com/questions/175956/good-way-to-compute-the-force-of-a-hammer-blow
Ja, es ist schon faszinierend, was für komplexe Probleme sich manchmal auftun, wenn man sich "einfache" Dinge genauer anschaut!
Vielen Dank Franz 1957 für Deine zweite Antwort. Auch die Inhalte der beiden Links sind interessant. Wenn der Neandertaler was von der Dirac-Delta-Funktion gewusst hätte, wären wir heute nicht so weit :-) Ja, zu dem zu untersuchenden Mechanismus gibt es zeitliche Verläufe am Spricheroszilloskop aber keine Betrachtung im Sinne der klassischen Mechanik. Der Erfinder, ein begabter Handwerker, kann sein funktionierendes Modell vorzeigen aber den Dirac-Delta-Funktion Befürworter reicht das nicht (ist auch skalierbar?). Ihm bleibt nur der unberechenbare "Hammerversuch" als Argument :-)
Danke Franz1957 für Deine Antwort. Es gibt ein Mechanismus mit Patent was funktioniert aber keine Berechnung dafür (kein "Perpetum Mobile"). Ich versuche gerade auf Basis der klassischen Mechanik die Vorgänge dort zu beschreiben. Das "Ding" funktioniert aber die "Fachleute" zweifeln daran. Ein sehr simpler physikalischer Vorgang mit dem Hammer und lässt sich doch nicht berechnen (schon eine sehr kleine Abweichung in der Einschätzung der Zeit des Stoßvorganges in Millisekunden, eine oder zwei(?) führt zu unterschiedlichen Ergebnissen. Wer ist in der Lage die Verformung der Platte bzw. des Hammers zu messen? Und wozu beim einfachen Hammerschlag? So was Einfaches und trotzdem unlösbar. Da die Vorgänge in dem Mechanismus auch von sehr kurzer Dauer sind und der Antrieb auch zeitlich veränderlich ist von max. bis 0, bleibt nichts anderes übrig als mit Differentialgleichungen die Vorgänge dort zu beschreiben und mit Hilfe von Computerprogramm (Matlab?) in einzelnen Schritten zu lösen. Es würde mich interessieren wie Newton auf den "Hammerschlag" reagiert hätte.