Mechanikus ütés
Van egy mechanikus sokk , amikor a sebesség vektor mutat hirtelen változása, és hogy létrehozza tranzienseit a rendszerben tartják. Ez általában megfelel két test közötti ütközésnek .
A deformálhatatlan szilárd anyag modelljében ez megfelel a sebességvektor megszakadásának ( Heaviside függvény ), amely végtelen értékű gyorsulást von maga után dirac formájában . A dinamika alapelvének megfelelően a sokk megfelel a Dirac ("végtelen") erő- vagy nyomatékcsúcsnak is .
A gyakorlatban a sebességváltozás nem pillanatnyi; például két autó közötti balesetben úgy vélik, hogy a lassulás körülbelül 0,1 másodpercig tart . A gyorsulás, tehát az erő vagy a nyomaték tehát véges, de potenciálisan nagyon magas értékeket vesz fel, ha az érintett sebesség és tehetetlenség nagy. Ez visszafordíthatatlan anyagi károkat (alkatrészek törését) és sérüléseket okozhat, amelyek halálhoz vezethetnek. Az alacsony sebességű sokkok és az alacsony tehetetlenség általában nem jelent problémát (például labdajáték ).
Meg kell különböztetni a sokkot - a sebesség megszakadását - a bunkónál - a gyorsulás megszakadását (lökések).
Két objektum rugalmas sokkjának leírása meglehetősen egyszerű: valóban, kezdeti sebességükkel animálva, minden más külső erő kizárásával, a két objektum lendületet cserél (= tömeg és sebesség szorzata), a teljes mozgási energia (= 1 / 2 × tömeg × sebesség2) konzervált. Rugalmas sokkról (néha helytelenül kemény ütésnek nevezzük ) beszélünk , ha nincs energiaelnyelés, és ebben az esetben minden tömeg új sebességgel távozik , vagy rugalmatlan sokkból (vagy akár lágy sokkból ), ha a két tárgy össze van kapcsolva az a sokk, hogy egyetlen szilárd, új sebességgel animált képet alkot.
Az ütköző testek által végrehajtott deformációk szintjén a deformáció energiáján kell alapulni.
Típusú sokkok nagyon változatos: ütközés , ütőhangszerek , esések (a kezelés során), lökéshullámok (kapcsolódik a robbanások vagy földrengések ), stb
Sokk mechanizmusok
A sokkok általában ütközésnek felelnek meg , de nem szisztematikusak. Valójában minden mechanikai hatás, amely hirtelen változik az intenzitásban, a gyorsulás megszakadásának forrása. Például:
- egy elektromágneses mezőt megjelenő vagy eltűnésének (a tápáramkör egy tekercs nyitott vagy zárt);
- folyadékkal való érintkezés, például katasztrofális vízleszállás vagy lakás a merülés során ;
- egy éles szögű bütyök : már van görgős / bütyök érintkezés, tehát szigorúan véve nincs ütközés, bár úgy tekinthető, hogy a görgő ütközik a bütyök ferde részével;
- egy kábel hatása, például egy csörlő hirtelen elindulása vagy a mászó leesését megtartó kötél hatása ;
- gép vészfékezése: egyes gépi gépeknek nagyon rövid idő alatt (általában kevesebb, mint egy másodperc alatt) le kell állniuk, a reakció gyorsasága megakadályozza a testi sérülést vagy annak súlyosbodását, például olyan személy esetében, akit egy mechanizmus elkap; A mechanizmus egyes részei ezután sokknak vannak kitéve;
- hirtelen nyomásváltozás; például egy bomba robbantása esetén egy test (tárgy vagy élőlény) hirtelen túlnyomásnak van kitéve a robbanás oldalán, miközben az ellenkező oldal atmoszférikus nyomáson marad, a kettő különbsége pedig olyan erő, amely megdöntheti vagy meghajtja a tárgyat ( másodlagos robbanás ); és amikor a nyomáscsúcs áthalad a tárgyon, a külső nyomás és a belső nyomás közötti különbség szintén kárt okozhat ( elsődleges robbanás );
- a folyadék áramlásának hirtelen változása, például egy szelep hirtelen nyitása vagy zárása; beszélünk a víz kalapács .
Ha a sokk egy érintkezési akcióból származik, akkor az érintkezési zónától távol eső testrészek a tehetetlenségi elvnek megfelelően megtartják kezdeti sebességüket. A test többi részétől eltérő sebességgel haladó érintkezési zóna ezért lokalizált deformáció jelenlétében vagyunk. Ez egy olyan kompressziós hullám létrehozását eredményezi, amely továbbítja a gyorsulást, amíg a test ismét egyensúlyban van, vagyis amíg az összes pont az új sebességre nem megy.
Sokkkárosodás
Kétféle kárt kell megkülönböztetni: a kapcsolattartáshoz kapcsolódó károkat és a gyorsuláshoz kapcsolódó károkat.
A sokk brutális gyorsulás, szükségszerűen brutális mechanikus cselekedet. Ha ez egy kontakt cselekvés, akkor ez a művelet maga is kárt okozhat. Ez a károsodás nagyrészt az érintkezési nyomással függ össze ; a károsodás csökkentésének egyik módja az érintkezési felület növelése. Így kerülik az éles szögeket a letörések vagy a kerekítések javára ; az autó előlapjait úgy tervezték, hogy lekerekített formájúak legyenek, hogy csökkentse a gyalogosok és a kétkerekűek károsodását.
A gyorsulás dinamikus erőteret hoz létre, amely károsodásokat okozhat. Például autóbaleset során a hirtelen lassulás szervszakadást okozhat.
Rezgéscsillapító
A lengéscsillapításnak általában két része van:
- egy rugalmas rész, amely meghosszabbítja a sebességek közötti átmeneti időt, és ezáltal csökkenti a gyorsulás értékét;
példaként vehetjük a trambulinon történő esést , az érintkezés megkezdése és a sebesség (alacsony helyzet) törlése közötti idő 0,2 s nagyságrendű , sokkal nagyobb, mint a megállási idő, amikor a talaj - egy energiaelvezetési rész, amelynek célja a visszapattanó hatás elkerülése;
ezek általában súrlódási jelenségek, gyakran folyadék súrlódás , viszkozitás , néha visszafordíthatatlan alakváltozási jelenségek: egy rész plasztikus deformációja (pl. az autó futóművének deformációja ütközés esetén) vagy repedés (például merev hab egy kétkerekű sisakról, amely ütközéssel elnyeli az ütést).
Például a hegymászásban használt kötelek úgynevezett „ dinamikus ” kötelek , amelyek 20% körül nyúlnak le egy esés során, és ezzel csökkentik a gyorsulás értékét, és ezáltal a mászó károsodását. A sportgyakorlatok (ugrás, torna, tatami ) eséseinek szőnyegei a rugalmas párnázás másik példája; a vastag habszőnyegeknek is disszipációja van (a levegő áthalad a pórusokon).
A baleset során bekövetkező sérülések mechanizmusainak megértése jelentősen megváltoztatta az autókat a jobb csillapítás irányába. Így a nagyon merev, ezért nagyon alacsony csillapítású járművekről olyan járművekre mentünk át, amelyek lepedője az ütközés során "meghajlik", hogy eloszlassa az energiát. A korábban hatalmas lökhárító egyszerű műanyag héj lett, amelynek célja a karcolások megelőzése és a gyalogosok védelme. Autóbalesetben a biztonsági öv célja az, hogy megakadályozza az ember és az utastér (vagy kidobás esetén a talaj) ütközését. A károsodás ekkor az öv érintkezési hatására (öv trauma: égési sérülések, bordatörések) és a lassításra (ostorcsapás, belső szerv szakadása, az agy agykoponya elleni ütése) korlátozódik - mindaddig, amíg a autó mérsékelt marad. Ezenkívül a lemez plasztikus és az öv rugalmas alakváltozása csökkenti a test által végrehajtott gyorsulást.
Az út hirtelen eltérései (kátyúk, feketeribizli, sebességdudorok) sokkot okoznak. A gumiabroncsok és a felfüggesztések lehetővé teszik ezeknek az ütéseknek az elnyelését, mind az utasok kényelme érdekében, mind mindenekelőtt azért, hogy jó kapcsolatot teremtsenek az úttal. A rugalmas részt a gumiabroncsok és a rugók összenyomódása, a disszipáló részt a lengéscsillapítók biztosítják .
Ütéscsillapító anyagok: Alphagel , Betagel .
A szilárd anyagok viselkedése az ütközéskor
A szilárd anyagok mechanikai viselkedése sokat függ a T hőmérséklettől és a feszültségtől . Az anyagtól és az ütés körülményeitől függően az anyag hajlékony , viszkoplasztikus vagy törékeny viselkedésű lehet , különböző energiaelvezetési módokkal:
- rugalmas alakváltozás (minden esetben): rezgések , zaj;
- plasztikus vagy viszkoplasztikus alakváltozás: végleges deformáció és hőelvezetés;
- szakítás .
Ha a deformáció sebessége nagyon magas, jellemzően amikor a két test relatív sebessége nagy, az anyagok általában átjutnak a törékeny tartományba, és a fő disszipációs mód a törés . Ezután a hatásról beszélünk .