¿Cómo calculan qué tan fuertes deben ser los resortes que rodean una red para atrapar a un humano de 80 kg que viaja a 28 m / s, en un ángulo de 45 grados con respecto al plano horizontal?

Answer 1

Considere qué aceleración máxima sería lo suficientemente cómoda para que un humano típico la experimente mientras se detiene. Esta aceleración sería lo que los resortes están causando en una extensión moderada donde el humano está casi completamente detenido.

La masa del humano típico le permitirá calcular la fuerza requerida. Esta fuerza con la extensión moderada le permitirá calcular la constante del resorte.

Luego, asegúrese de que haya suficientes resortes alrededor de la red para distribuir la carga de manera uniforme. Tenga en cuenta que múltiples resortes en paralelo actuarán como un resorte con una constante relacionada con la distribución de la carga entre todos los resortes.

La parte difícil es permitir variaciones en:

1. Peso humano
2. Lugar de impacto
3. Altura de caída (velocidad incidente)

Además, necesitará algún tipo de amortiguación (como golpes o materiales viscoelásticos), de lo contrario, su sistema simplemente lanzará al ser humano como una cama elástica.

Lo último es considerar el estrés que colocaría en cualquier resorte o elemento amortiguador. No desea deformar o romper su sistema gradualmente hasta una falla catastrófica.

Answer 2

m = 80 kg

v = 28 m / s

a = g = 9.81 m / s

Fuerza vertical = 80 [matemática] \ veces [/ matemática] 9.81 = 784.8N

Fuerza por inercia

Momento lineal total antes = Momento lineal total después de la captura

[matemática] 80 \ veces 28 = [/ matemática] Momento lineal total después de la captura

Momento lineal total = 2,240 kg m / s

[matemáticas] F = \ frac {\ Delta Momentum} {\ Delta Time} [/ math]

Impulso, Ft = [matemáticas] \ Delta Momentum [/ matemáticas]

Cuanto más corto sea el tiempo que tardan los resortes en contener el impacto, más estrictos deben ser. No queremos que las cuerdas sean tan apretadas porque es peligroso para el ser humano (impulso excesivo) y puede causar oscilaciones innecesarias. Queremos amortiguar la captura. Por lo tanto, necesitamos un tiempo no menos de aproximadamente 2 segundos.

[matemáticas] F = \ frac {2240–0} {2} [/ matemáticas]

[matemáticas] F = 1,120N [/ matemáticas]

[matemáticas] \ por lo tanto [/ matemáticas]

[matemáticas] \ binom {0} {- 784.8} + \ binom {-1120 \ cos 45} {- 1120 \ sin 45} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ binom {-1120 \ cos 45} {- 784.8-1120 \ sin 45} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ binom {-791.96} {- 1576.76} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ izquierda | R \ derecha | = \ sqrt {791.96 ^ {2} + 1576.76 ^ {2}} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ izquierda | R \ derecha | = 1576.76N [/ matemáticas]

Todas las cuerdas juntas deben poder resistir una fuerza de 1576.76N

Para saber cuánta fuerza debe soportar cada cuerda, debe dividirla por la cantidad de cuerdas utilizadas teniendo en cuenta su posición.

Answer 3

Un resorte necesita poder soportar el peso de la persona y rebotar cuando está en su posición completamente estirada.

Sin embargo, el verdadero problema de diseño es cuán gradualmente desea que la red detenga el descenso del puente. Cuanto más gradual es el proceso, más lejos necesita un resorte para poder estirarse antes de que la velocidad hacia abajo de la persona llegue a cero.