Gostaria de saber como calcular a força de impacto de um corpo em queda livre, isto é, com a gravidade ao seu favor.

Question

Não consigo encontrar em lugar nenhum esta fórmula, e tentei chegar eu mesmo nessa relação mas acho que não está certa:  Impacto=Fp.d / D.h  onde: Fp=Força peso do corpo;               d=Altura percorridada;                D=distância deslocada pelo corpo após o impacto;                 h=Área atingida pelo corpo.

Profes A. · Accepted Answer

Para calcular a força de impacto de um corpo em queda livre, vamos considerar alguns conceitos de física, especialmente a conservação da energia e a relação entre força, massa e aceleração.

1. Cálculo da Energia Potencial: Quando um corpo está em uma altura $h$ , ele possui energia potencial gravitacional dada pela fórmula:

E_{p} = m \cdot g \cdot h

onde: - $E_{p}$ é a energia potencial, - $m$ é a massa do corpo, - $g$ é a aceleração da gravidade (aproximadamente $9, 81 m / s^{2}$ na Terra), - $h$ é a altura da qual o corpo cai.

2. Impacto e Energia Cinética: Ao atingir o chão, toda a energia potencial é convertida em energia cinética (assumindo que não há resistência do ar e outras perdas). A energia cinética ( $E_{k}$ ) é dada por:

E_{k} = \frac{1}{2} m v^{2}

onde $v$ é a velocidade do corpo ao atingir o chão.

3. Velocidade de Impacto: Para um corpo em queda livre, a velocidade ao atingir o chão pode ser calculada usando a equação da conservação de energia. Igualando $E_{p}$ e $E_{k}$ , temos:

m \cdot g \cdot h = \frac{1}{2} m v^{2}

Podemos simplificar a equação (cancelando $m$ de ambos os lados, desde que $m$ não seja zero) e rearranjá-la para encontrar $v$ :

g \cdot h = \frac{1}{2} v^{2} ⟹ v^{2} = 2 g h ⟹ v = \sqrt{2 g h}

4. Força de Impacto: A força de impacto não é uma grandeza fixa; depende de como a colisão ocorre, ou seja, do tempo ou da distância em que a desaceleração ocorre ao atingir o solo (este é um conceito importante na física dos impactos).

Uma maneira simplificada de estimar a força média de impacto ( $F_{i m p a c t o}$ ) ao considerar uma desaceleração constante é:

F_{i m p a c t o} = \frac{m \cdot Δ v}{Δ t}

onde: - $Δ v$ é a mudança na velocidade (do valor $v$ a zero), - $Δ t$ é o intervalo de tempo durante o impacto.

Alternativamente, se você tiver a distância ( $D$ ) ao longo da qual o corpo desacelera ao colidir, você pode usar a direção da força média:

F_{i m p a c t o} = \frac{m v^{2}}{2 D}

Essa fórmula provém da relação de trabalho-energia, onde o trabalho realizado pela força de impacto é igual à energia cinética inicial.

Resumo: Para calcular a força de impacto, você precisa conhecer a massa do corpo, a altura da qual ele cai e a distância ao longo da qual ele desacelera. O tempo da colisão também é crucial se quiser uma estimativa mais precisa da força. Não use a fórmula que você sugeriu, pois ela não representa a verdadeira força de impacto em física de maneira correta.

Antonio C. · Answer

Você precisa de uma força suficiente para desacelerar o corpo em queda. Então você vai precisar saber qual a velocidade da colisão. Com isso lembre-se de que   F = m a mas  a = delta v/ delta t então F= m deltav/delta t.  E essa é a força média de impacto.

Marcos F. · Answer

Nós temos algumas fórmulas como:  Ep ( energia potencial) , quando o corpo esta em repouso à uma determinada altura. Ec( energia cinética), quando o corpo entra em movimento.  Na Ec teremos a resposta em Joule. Ec=1/2 (mv^2) 1Joule=1N.m  Se te pedem força a unidade é Newton, certo?  Então, na resposta em Joule, você passará para  N.m Por exemplo: um corpo de 2Kg cai de uma altura de 20m, qual a força de impacto no solo?  Será que precisaremos da velocidade ?  Ep= m.g.h                                Fórmula de Torricelli                              Ep= 2.10.20                        V^2 = Vo^2 +2a.delta (s) Ep= 400J                              V^2= 0 + 2.10.20                                                    v= 20m/s  Ec= 1/2 2(.20)^2  Ec= 400J  Observe que, a Ep = Ec , ou seja, a energia que o corpo tinha no alto, transferiu para o impacto no solo, independente da sua velocidade, mas podemos provar sua veracidade com a determinação da velocidade. Portanto a resposta será  F= 400N.m

Gostaria de saber como calcular a força de impacto de um corpo em queda livre, isto é, com a gravidade ao seu favor.

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