Impacte (mecànica)
En mecànica, un impacte és una gran força o choc aplicat durant un periodo de temps curt quan dos o més cossos choquen. Tal força o acceleració generalment té un efecte major que una força menor aplicada durant un periodo més llarc. L'efecte depén fonamentalment de la velocitat relativa dels cossos entre sí.[1]
A velocitats normals, durant una colisió perfectament inelástica, un objecte colpejat per un proyectil es deformarà i esta deformació absorbirà la major part o la totalitat de l'energia de la colisió. Vist des d'una perspectiva de conservació de l'energia, l'energia cinètica del proyectil es transforma en calor i energia sonora, com a resultat de les deformacions i vibracions induïdes en l'objecte colpejat. No obstant, estes deformacions i vibracions no poden ocórrer instantàneament. Una colisió d'alta velocitat (un impacte) no proporciona suficient temps per a que ocórreguen estes deformacions i vibracions. Per lo tant, el material colpejat es comporta com si fora més fràgil de lo que seria d'un atre modo, i la major part de la força aplicada es destina a fracturar el material. Una atra forma de vore-ho és que els materials en realitat són més fràgils en escales de temps curtes que en escales de temps llargues: açò està relacionat en la superposició de temps-temperatura. La resistència a l'impacte disminuïx en un aument en el mòdul d'elasticitat, lo que significa que els materials més rígits tindran menys resistència a l'impacte. Els materials resilientes tindran una millor resistència a l'impacte.[1]
Els diferents materials poden comportar-se de formes molt diferents en l'impacte en comparació a les condicions de càrrega estàtica. Els materials dúctils com l'acer tendixen a tornar-se més fràgils a altes taxes de càrrega, i pot ocórrer desconchado en el revers de l'impacte si no es produïx la penetració. La forma en que es distribuïx l'energia cinètica a través de la secció també és important per a determinar la seua resposta. Els proyectils apliquen un esforce de contacte hertziano en el punt d'impacte a un cos sòlit, en esforços de compressió baix del punt, pero en càrregues de flexión a una curta distància. Ya que la majoria dels materials són més dèbils en tensió que en compressió, esta és la zona a on els clavills tendixen a formar-se i créixer.
Usos
[editar | editar còdic]
Es colpeja un tacha en una série d'impactes, cada u en un sol colp de martell. Estos impactes d'alta velocitat superen la fricció estàtica entre la tacha i el substrat. Un martinete conseguix el mateix fi, encara que a una escala molt major, el método s'usa comunament durant els proyectes de construcció civil per a fer fonaments d'edificis i ponts. Una clau d'impacte és un dispositiu dissenyat per a impartir impactes de torsió als pernos per a apretar-los o afluixar-los. A velocitats normals, les forces aplicades al perno es dispersarien, a través de la fricció, als rolls d'acoplament. No obstant, a velocitats d'impacte, les forces actuen sobre el perno per a moure-ho ans que puga dispersar-se. En balística, les bales utilisen forces d'impacte per a perforar superfícies que d'un atre modo podrien resistir forces substancials. Un full de caucho, per eixemple, es comporta més com a vidre a velocitats de bala típiques. És dir, es fractura i no s'estira ni vibra.
El camp d'aplicacions de la teoria de l'impacte comprén des de l'optimisació del processament de materials, proves d'impacte, dinàmica de mijos granulars fins a aplicacions mèdiques relacionades en la biomecánica del cos humà, especialment les articulacions de la cadera i la genoll.[2]
Impactes que causen dany
[editar | editar còdic]
Els accidents de tràfic generalment impliquen càrregues d'impacte, com quan un automòvil colpeja un bolardo de tràfic, una boca de rec o un arbre, i el dany es localisa en la zona d'impacte. Quan els vehículs choquen, el dany aumenta en la velocitat relativa dels vehículs, el dany aumenta com el quadrat de la velocitat ya que és l'energia cinètica de l'impacte (1/2 mv²) la variable d'importància. Es fa un gran esforç de disseny per a millorar la resistència a l'impacte dels automòvils a fi de minimisar les lesions de l'usuari. Es pot conseguir de vàries maneres: tancant al conductor i als passagers en una cela de seguritat, per eixemple. La cela està reforçada per a que sobrevixca en chocs d'alta velocitat i aixina protegir als usuaris. Les parts de la carrosseria fòra de la cela estan dissenyades per a deformar-se progressivament, absorbint la major part de l'energia cinètica que deu ser dissipada per l'impacte.
S'utilisen vàries proves d'impacte per a evaluar els efectes de càrregues elevades, tant en els productes com en les lloses de material estàndar. La prova de Charpy i l'ensaig de Izod són dos eixemples de métodos estandardisats que s'utilisen àmpliament per a provar materials. Les proves de caiguda de boles o proyectils s'utilisen per a evaluar els impactes del producte.
l'accidente del transbordador Columbia va ser causat per danys per impacte quan un tros de bromera de poliuretano va impactar l'ala composta de fibra de carbono del transbordador espacial. Encara que s'havien realisat proves abans del desastre, els trossos de prova eren molt més menuts que el tros que es va desprendre de l'eixida propulsor i va colpejar l'ala exposta.
Quan s'envien artículs fràgils, els impactes i les caigudes poden danyar el producte. L'embalage protector i el acolchado ajuden a reduir l'acceleració màxima en estendre la duració o l'intensitat de l'impacte.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 Goldsmith, W. (1960). Impact: The Theory and Physical Behaviour of Colliding Solids Dover Publications, ISBN 0-486-42004-3
- ↑ Willert, Emanuel (2020). Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin: Grundlagen und Anwendungen (en de), doi 10.1007/978-3-662-60296-6: Springer Vieweg. doi:10.1007/978-3-662-60296-6. ISBN 978-3-662-60295-9.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Impacto (mecánica)» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.