Kracht bij treffen (inslag, raken)

Paul stelde deze vraag op 29 november 2019 om 23:04.

Quote
Vanochtend op het werk een voorval waarbij een accuboormachine met een gewicht van 2 kg viel vanop 45 meter hoogte. Deze boormachine miste op een haar na een collega. 
Met welke kracht zou hij getroffen zijn?

Reacties:

Theo de Klerk
29 november 2019 om 23:22
Quote
De valtijd van 45 m hoogte zal (luchtweerstand verwaarloosd) gelijk zijn aan:

afstand = 1/2 gt2
45 = 1/2 x 10 x t2  zodat t = √9 = 3 s

De snelheid is dan

v(3) = gt = 10 x 3 = 30 m/s

Als iets valt en tot stilstand komt, dan wordt een "stoot" gevoeld.

De stoot FΔt die iemand krijgt door deze snelheid vrijwel direct tot 0 te laten terugvallen is  
F Δt = m Δv   (Δt is de "remtijd" waarin de snelheid van 30 m/s naar 0 m/s terugvalt (=Δv)

De kracht waaronder dit gebeurt is dus sterk afhankelijk van de "remtijd". Vandaar de bouwhelmen die indeuken en daarmee deze tijd verlengen. En elk beetje maakt dan al een hele boel uit.
Een eenduidig getal is dus niet te geven:
Als de remtijd 0,1 s is, dan is de kracht F = (2 x 30)/0,1 = 60/0,1 = 600 N (alsof een zak van 60 kg op je hoofd staat - staat, niet valt!)
Bij t = 0,2 s (dubbele tijd) halveert de kracht al: 300 N

Dus hopelijk had de collega een goede helm op die de remtijd zeer lang maakte (t=0,6 s of zo) waardoor de kracht al tot 100 N is teruggekomen: een zak van 10 kg op je hoofd. Niet fijn, maar met een aspirientje waarschijnlijk wel op te lossen.

En als ie geen helm had... dan  had ie ongelofelijke mazzel.
Jan van de Velde
30 november 2019 om 01:14
Quote

Theo de Klerk plaatste:

Dus hopelijk had de collega een goede helm op die de remtijd zeer lang maakte (t=0,6 s of zo)
dat lijkt me behoorlijk onwaarschijnlijk: 0,6 s met een gemiddelde snelheid van 30/2 = 15 m/s veronderstelt een "remweg" van 9 m. 



Ik vond een interessant onderzoek in dit verband:

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10803548.2017.1373987
Krzysztof Baszczyński (2018) Effects of falling weight impact on industrial safety helmets used in conjunction with eye and face protection devices, International Journal of Occupational Safety and Ergonomics, 24:2, 171-180, DOI: 10.1080/10803548.2017.1373987


volgens "4 Method and test stand" laten ze een gewicht met een energie
van 49 J verticaal op die helm vallen.

Ze hebben het dan over een "striker" met een massa van 5 kg. 
even terugrekenen met E=½mv² betekent dat dat gewicht de helm raakt met een snelheid van slechts 4,4 m/s . Dat is een val van slechts 1 m. 

in fig 9 hebben ze het over onder deze omstandigheden gemeten maximale krachten van rond de 2500 N. Dat mogen we dan kennelijk als acceptabel beschouwen.

Brengen we dat naar die boor van 2 kg, dan geeft dat een maximale versnelling aan die boor van a=F/m = 2500/2 = 1250 m/s² 
remtijd t=v/a = 30/1250 = 0,024 s
rem"weg" = vgem x t = 15 x 0,024 = 0,36 m. 

Dat geeft me het idee dat een voltreffer, helm of geen helm, dodelijk zou zijn geweest, want die helmen geven maximaal een centimeter of 5 mee. Dat idee ljikt ondersteund doordat ze volgens de normen die helmen lijken te testen bij een energie van 49 J, waar die boormachine een energie ½mv² = 0,5 x 2 x 30² = 900 J had. 

De bewaarengel van je collega was goed wakker :) 

groet, Jan

Plaats een reactie:


Bijlagen:

+ Bijlage toevoegen

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft negen appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)