Energieabsorbierung mit Kraft-Weg Integration berechnen

cyRax · Anmeldungsdatum: 16.08.2015 Beiträge: 1

Hi,

ich stehe momentan etwas auf dem Schlauch und komme einfach nicht weiter. Vielleicht auch die Nachwirkungen des heißen Wetters Big Laugh

Folgendes Problem.

a) Der "einfache" Fall

- Ich habe eine Platte auf die ich mit einer Kugel schieße.
- Die kinetische Energie der Kugel ist mir bekannt.
- Über einen Kraft- und Wegsensor kann ich die anstehende Kraft auf die Platte und die Durchbiegung der Platte bestimmen und mir in einem Graphen aufzeichnen lassen und mir einen Kraft-Durchbiegung Graphen über den gesamten Vorgang plotten lassen.
- Die Fläche unter dem Graphen gibt mir nach Integration die aufgenommene und abgegebene Energie an.
- Die Differenz der beiden ist das was die Platte z.B. als Schaden davon getragen hat.

-Oder ich Messe die Geschwindigkeit der Kugel nachdem sie wieder zurück gestoßen wird und ziehe diese Kinetische Energie von der Anfangsenergie ab und habe wieder die von der Platte aufgenommene Energie.

Das wurde uns als Quasistatischer Vorgang erklärt, auf die anstehende Kraft folgt im gleichen Zug eine Durchbiegung der Platte. Daher eine einfache Berechnung, die soweit doch vollkommen richtig ist wie ich sie beschrieben habe, oder?

b) "Schwere" Fall

-Alles bleibt wie es ist, nur ich erhöhe stark die kinetische Energie der Kugel.
-Daraus folgt, das die Platte durch ihre Trägheit nicht sofort mit einer Durchbiegung antwortet und "Wellen schlägt"
- Was wieder bedeutet, das die Kraft und Weg Messung nicht mehr synchron verläuft.

Das bedeutet doch nun für mich, das ich die Energie nicht mehr mit Hilfe der Kraft-Weg Integration berechnen kann, oder?

Allerdings mit Hilfe der Restgeschwindigkeit, wenn sie wieder zurückgeschleudert wird, schon?

Über eine kurze Antwort würde ich mich freuen.

Grüße

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 6115 Wohnort: jwd

Du kannst die Platte als black box betrachten in die die Kugel mit einer gewissen Energie hineinfliegt und mit geringerer Energie herausfliegt. Was auch immer in der black box passiert - Durchbiegung oder Wellenbewegung der Platte - die Differenz beider Energien entspricht annähernd der Verformungsenergie der Platte.

Annähernd deswegen, weil die Verformungsenergie der Kugel selber und die freigesetzte Wärmeenergie der Platte und Kugel bei dieser Betrachtung nicht berücksichtigt sind.

Das Ergebnis ist trotzdem hinreichend genau.