Frage von merz484, 46

Wie berechne ich die Kraft des Aufschlags nach einem freien Fall?

Mit welcher Kraft schlägt ein 100 kg schwerer kompakter Gegenstand, der im freien Fall aus einer Höhe von 250 Meter stürzt, auf den Boden auf? Der Luftwiderstand darf dabei vernachlässigt werden.

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von YStoll, 38

Angenommen, der Körper wird nach dem Fall über s=60cm gleichmäßig abgebremst bis er zum Stillstand kommt.

Die kinetische Energie nach dem Fall beträgt E = m * g * h.

Kraft x Strecke = Energie.

=> Kraft =  m * g * h / s = 100kg * 9.81m/s² * 250m/0.6m = 409 000 N.

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 26

Du kannst mittels des Energieansatzes
v^2/2=g*h <=> v=sqrt(2*g*h)
die Geschwindigkeit berechnen, mit der man den Erdbeben erreicht.
Mit welcher Wucht man auf trifft, hängt davon ab, wie nachgebildet der Boden ist.

Kommentar von SlowPhil ,

"Nachgebildet" soll "nachgiebig" heißen. Es kommt gewissermaßen auf den Bremsweg und die Bremszeit an. Je größer die sind, desto weniger hart der Aufprall.

Kommentar von SlowPhil ,

"Erdbeben" muss "Erdboden" heißen. Das war ein weiterer automatischer  Wortvorschlag, den ich übersehen habe.

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 20

Neben der Fallhöhe (=> Energie, die beim Aufprall frei wird, denn es ist letztlich ein unelastischer Stoß) kommt es darauf an, worauf man fällt.
Ist der Boden praktisch unnachgiebig, so lässt er sich als Feder mit extrem hoher Federkonstante und starker innerer Reibung bzw. als extrem harten Trampolin modellieren, bei dem die Aufprallenergie in Wellen vom Aufprallort weggetragen wird. Er kann sich auch plastisch verformen. All das macht den Stoß unelastisch. Der Bremsweg ist entsprechend kurz und die Landung hart. Wie hart, lässt sich nur mit komplizierten Modellen vorhersagen. Es hängt auch von der Beschaffenheit des aufprallenden Körpers ab. Auch die kann den Aufprall weicher machen, indem sie einen möglichst langen Bremsweg schafft.

Antwort
von Wechselfreund, 41

Das kann man erst sagen, wenn man gegeben hat, wie lang der "Bremsweg" (Verformung) ist.

Kommentar von merz484 ,

Dann gehen wir mal von 60 cm "Bremsweg" aus.

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Physik, 11

Vielleicht hilft Dir meine Antwort (und die Kommentare!) auf diese Frage:

https://www.gutefrage.net/frage/wie-viel-kg-wuerden-auf-den-boden-wirken-wenn-ei...

weiter?

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