trekkracht berekenen

alice stelde deze vraag op 24 september 2020 om 22:29.
 Op dit vraagstuk kan ik geen antwoord bedenken. Wie weet dit wel? 
Een hond rent met ongeveer 35 kilometer per uur vooruit, iemand heeft een uitloopriem van 8 meter lang. Als de hond aan het einde van de riem is trekt hij uit volle kracht waardoor degene die hem vasthoudt een enorme ruk aan zijn arm krijgt. De hond weegt 30 kg. Wat is de trekkracht die diegene op zijn arm krijgt?

Reacties

Theo de Klerk op 24 september 2020 om 22:37
Er lijken wat gegevens te ontbreken.
F = ma = m Δv/Δt
Wordt de hond ineens tot stilstand gebracht? Dan is Δv = 35 km/h  (... m/s). Of wordt zijn "baasje" een kleine snelheid gegeven? Dan is het snelheidsverschil minder.
Over welke tijd Δt? Dat moet een "redelijke" zijn anders snijdt de halsband dwars door de hond. 
Dan zijn alle gegevens buiten F bekend en die kun je dan berekenen. Het is een spanningskracht: de hond trekt aan het touw, zijn "baasje" voelt die kracht.
alice op 25 september 2020 om 09:46
Fijn dat je reageert! Deze situatie is echt gebeurd, met mij. De hond trok zo hard dat ik mijn arm heb gebroken en daarna op de grond viel. Ik ben benieuwd hoeveel trekkracht ik heb gehad op mijn arm. De hond is inderdaad tot stilstand gebracht en de hond had een tuig om, geen halsband. Ik ben natuurkundig nogal een nul. Hoeveel trekkracht reken jij nu uit met deze informatie? 
Theo de Klerk op 25 september 2020 om 11:19
Niets.
De trekkracht is direct afhankelijk van hoe lang het duurde dat de hond van snelheid tot 0 m/s werd teruggebracht (gelijk waarschijnlijk aan de tijd waarin jij van stilstand ineens vooruit getrokken werd).
35 km/h = 9,7 m/s
m = 30 kg
F = 30 x 9,7 / Δt

Een "ruk" waarbij het beest in 1 s tot stilstand komt, betekent een kracht F = 292 N (of 29 kg in de verkeerde maar gebruikelijke spreektaal)
Maar duurde de ruk 2 s dan is die kracht nog maar de helft.
Hierop is het principe van kreukelzones gebaseerd: maak de tijd zo lang mogelijk bij een botsing de kracht zo klein mogelijk te houden.
alice op 25 september 2020 om 13:26
Hartelijk dank! helaas had ik geen kreukelzones. Toch lijkt het me sterk dat met een trekkracht van ong. 29 kg mijn arm breekt. Wellicht was het gewicht van de hond dan zwaarder en zijn snelheid groter. Immers als hij 35 kg woog en zijn snelheid 45 km/uur bedroeg is deze berekening toch als volgt: F= 35 x (45000 m/u = ) 12,5 m/s =  438 N = 43 kg. Klopt mijn denkwijze?

Heel erg bedankt voor het meedenken, hoe kan ik dan mijn arm hebben gebroken? Kan dat al met 43 kg per seconde kracht op mijn arm? Geen idee..
Theo de Klerk op 25 september 2020 om 14:32
Misschien is het meer als de kong-fu figher die een stapel stenen breekt met blote hand. Als de contacttijd heel kort is, dan is de kracht navenant groter en breken de stenen.
Als de trektijd van de hond heel kort was (althans voor de grootste afremming - het laatste beetje snelheid kan in langere tijd zijn afgenomen) dan kan de initiele kracht best groot geweest zijn - voldoende om je arm te breken.

Ik ben geen medicus en heb geen idee van minimale breekkrachten voor een armbot maar stel dat de "ruk" de snelheid met 25 km/h deed afnemen (en langere uitloop voor de resterende 10 km/h) dan geldt bij verschillende tijden deze krachtwaarden:

25 km/h = 6,9 m/s
F = 35 x 6,9 / Δt = 243/Δt

Δt=0,10 s    F = 2430 N
Δt=0,05 s    F = 4860 N
Δt=0,01 s    F = 24300 N  (ongeveer een val van de hond van 2,45 m hoogte)
Δt=0,005s   F = 48600 N

Een handleiding voor verplegers bij botbreuken - maar ook zonder getallen:

botbreuk
alice op 25 september 2020 om 16:45
Dat maakt het inderdaad wat logischer dat het bot gebroken is en ik zenuwbeschadigingen heb opgelopen. Reuze bedankt voor je tijd en uitleg!

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)