Соударение твёрдых тел одно из которых составное

skarabey · Сообщение **skarabey** » 02 июн 2014, 01:35

Дано -- в цилиндрической ёмкости под давлением движется с ускорением пластмассовый поршень выталкивая металлический стержень из ёмкости. Поршень и стержень соединены через конус с усилием расцепления 20 кГ при расцеплении в состоянии покоя. Перед выходом из ёмкости установлен демпфер ловящий поршень. Масса поршня 20 грамм ; масса стержня 200 грамм. Скорость системы поршень/стержень непосредственно перед ударом -- 25 м/с.
Вопрос -- как правильно посчитать усилие удара в демпфер?

Утверждение которое необходимо проверить: В момент удара поршня в демпфер и его затормаживания, сила инерции гарпуна пытается выдернуть хвостовик из поршня и выдёргивает при достижении 20 кГ. Поэтому сила инерции гарпуна не может воздействовать на демпфер с силой более 20 кГ.

Прошу прощения у уважаемого сообщества за возможно корявое изложение задачи. Физику учил давно, сейчас пытаюсь вспоминать. Ландсберг дома есть. Описан процесс выстрела из подводного пневматического ружья. Демпфер, если честно, никакой -- пластиковая втулка с надетым сверху куском резинового шланга при том, что срез шланга со стороны поршня упирается в "шляпку" втулки, с другой стороны упирается в гайку надульника. Посадка демпфера в надульник плотная, полостей для деформирования резины нет. То есть условия близки к абсолютно жёсткому удару.

SFResid · Сообщение **SFResid** » 02 июн 2014, 05:05

skarabey писал(а):Source of the post
Дано -- в цилиндрической ёмкости под давлением движется с ускорением пластмассовый поршень выталкивая металлический стержень из ёмкости. Поршень и стержень соединены через конус с усилием расцепления 20 кГ при расцеплении в состоянии покоя. Перед выходом из ёмкости установлен демпфер ловящий поршень. Масса поршня 20 грамм ; масса стержня 200 грамм. Скорость системы поршень/стержень непосредственно перед ударом -- 25 м/с.
Вопрос -- как правильно посчитать усилие удара в демпфер?

Утверждение которое необходимо проверить: В момент удара поршня в демпфер и его затормаживания, сила инерции гарпуна пытается выдернуть хвостовик из поршня и выдёргивает при достижении 20 кГ. Поэтому сила инерции гарпуна не может воздействовать на демпфер с силой более 20 кГ.

Прошу прощения у уважаемого сообщества за возможно корявое изложение задачи. Физику учил давно, сейчас пытаюсь вспоминать. Ландсберг дома есть. Описан процесс выстрела из подводного пневматического ружья. Демпфер, если честно, никакой -- пластиковая втулка с надетым сверху куском резинового шланга при том, что срез шланга со стороны поршня упирается в "шляпку" втулки, с другой стороны упирается в гайку надульника. Посадка демпфера в надульник плотная, полостей для деформирования резины нет. То есть условия близки к абсолютно жёсткому удару.

При "абсолютно жёстком ударе" сила удара д. б. бесконечно большой; в природе такой удар существовать не может, и поэтому в физике нигде и никогда не рассматривается. А для правильной оценки действующих при ударе сил надо и правильно оценивать жёсткость/деформацию соударяющися тел.

skarabey · Сообщение **skarabey** » 06 июн 2014, 15:18

SFResid писал(а):Source of the post При "абсолютно жёстком ударе" сила удара д. б. бесконечно большой; в природе такой удар существовать не может, и поэтому в физике нигде и никогда не рассматривается. А для правильной оценки действующих при ударе сил надо и правильно оценивать жёсткость/деформацию соударяющися тел.

Возможно, что и так. Мой вопрос в другом -- в некое тело находящееся в сосоянии покоя летит составное тело весом 220 грамм со скоростью 25 м/с. В состоянии покоя это составное тело расцепляется при усилии 20 кГ. Удар какой силы придется в тело находящееся в состоянии покоя до расцепа составного тела?

grigoriy · Сообщение **grigoriy** » 06 июн 2014, 17:31

skarabey писал(а):Source of the post
Мой вопрос в другом

Отвечу вопросом на вопрос.
В горизонтальную доску частично вбили гвоздь так, что острие оказалось на уровне нижней плоскости доски.
Это условие я задал для того, чтобы при дальнейшем продвижении гвоздя приходилось прикладывать одну и ту же силу.
Считаем эту силу известной. Скажем, те же 20кГ.
С какой высоты нужно сбросить болванку известной массы, скажем, 5кг, чтобы она загнала гвоздь по самую шляпку?
Доску и опору считать жесткими.

Собственно, дело даже не в том, чтобы определить высоту, а в том, чтобы вы сказали, каких
данных не хватает в этой задаче? Тогда, быть может, поймете, чего не хватает в вашей
задаче кроме чертежа.

SFResid · Сообщение **SFResid** » 06 июн 2014, 17:36

skarabey писал(а):Source of the post
Вопрос -- как правильно посчитать усилие удара в демпфер?
Утверждение которое необходимо проверить: В момент удара поршня в демпфер и его затормаживания, сила инерции гарпуна пытается выдернуть хвостовик из поршня и выдёргивает при достижении 20 кГ. Поэтому сила инерции гарпуна не может воздействовать на демпфер с силой более 20 кГ.

Это утверждение верно. А вот сила удара от "пустого" поршня зависит от податливости демпфера, и, вообще говоря, может быть гораздо больше. Хотя Ваше "никакой", пожалуй, как раз и означает, что демпфер достаточно податлив и хорошо гасит удар.

ALEX165 · Сообщение **ALEX165** » 06 июн 2014, 17:54

skarabey писал(а):Source of the post
Мой вопрос в другом -- в некое тело находящееся в сосоянии покоя составное тело весом 220 грамм со скоростью 25 м/с. В состоянии покоя это составное тело расцепляется при усилии 20 кГ. Удар какой силы придется в тело находящееся в состоянии покоя до расцепа составного тела?

Чушь какая-то а не вопрос.

SFResid · Сообщение **SFResid** » 06 июн 2014, 22:07

ALEX165 писал(а):Source of the post
Чушь какая-то а не вопрос.

Вот за это и просит прощения ТС. А теперь лучше бы просил прощения за то, что долго реагирует на получаемые ответы.

skarabey · Сообщение **skarabey** » 10 июн 2014, 18:19

SFResid писал(а):Source of the post
ALEX165 писал(а):Source of the post
Чушь какая-то а не вопрос.

Вот за это и просит прощения ТС. А теперь лучше бы просил прощения за то, что долго реагирует на получаемые ответы.

Прошу прощения -- оказывается подписался на уведомления с задержкой. А в этом случае они вообще не приходят. Сейчас поменял на немедленное уведомление.

Значит так... Поршень толкает вставленный в него гарпун к демпферу со скоростью 25 м/с. Вес гарпуна 200 гр., вес поршня 20 гр. Если просто взять гарпун, вставить его в поршень и тянуть гарпун из поршня, расцепление произойдёт при усилии 20 кГ. Меня интересует вот что -- на такой скорости при достижении какого усилия произойдёт расцепление, учитывая что удар и передача импульса силы происходят за очень короткий промежуток времени. Возможна ли ситуация, что сначала будет передан весь импульс силы и реакция опоры учитывая общий вес системы гарпун/поршень, а уже потом произойдёт расцепление?

ALEX165 · Сообщение **ALEX165** » 10 июн 2014, 18:26

То есть поршень натыкается на демпфер, тормозится им и гарпун от него отрывается, так?

skarabey · Сообщение **skarabey** » 11 июн 2014, 11:59

ALEX165 писал(а):Source of the post
То есть поршень натыкается на демпфер, тормозится им и гарпун от него отрывается, так?

Уведомление почему-то опять не пришло...
Да, так. При этом как я понимаю, получается вот что: в момент соударения скорость демпфера равна нулю. По демпферу бьёт вес 220 гр. со скоростью 25 м/с. Ответная реакция демпфера как опоры передаётся на поршень. А потом уже происходит расцепление и начинает двигаться демпфер. Почему я так думаю -- чем выше плотность среды тем выше скорость распространения ударной волны.

yourdomain.com