Hallo Leute,
mich als Biologin quält der Zustand, daß ich seid kurzem immer mal hin und wieder gerne den Preßdruck berechnen wollte, den man mit einem Vorschlaghammer ausüben kann!
Und zwar mit im Endeffekt auf Kraft pro Fläche!
Irgendwie suche und recherchiere ich mir den Wolf!
Wie rechne ich das aus, wenn etwa ein Hammer mit 5 m/s Geschwindigkeit und 10kg Masse auf eine Fläche von 10cm² schlägt in Tonnen/cm² komplementär vergleichbar zu einer statisch wirkenden Druckkraft eines hydraulischen Systems mit Hydraulikzylinder!
Angenommen ich hätte die Möglichkeit mit einem Hydraulikzylinder eine Flächenpressung von 500Kg/cm² (1000kg/cm² oder auch 2000kg/cm²) zu drücken, wie verhält sich das Gewicht und die Geschwindigkeit des Hammers zueinander, wie groß müßte der Hammer eventuell sein oder die Geschwindigkeit beim aufschlagen?
Angenommen der Hammer wäre 1000kg schwer und die Fläche 50cm², welchem (hydraulisch) statischen Druck pro cm² würde ein Schlag mit 5 m/s Geschwindigkeit entsprechen.
Auf einen festen Gegenstand ohne Verzögerung, vieleicht 0,05s oder so wegen der Verformung! *g*
Ich komme einfach nicht zum Ergebnis!
Danke schon mal für Eure Überlegungen!
Gruß Stefanie
Hallo,
das ist kein Wunder, daß Du so zu keinem Ergebnis kommst, denn Wie Du am Ende scherzhaft vermutet hast, ist der ‚Bremsweg‘, die fehlende Größe in Deinen Daten.
Die Formel für Kraft: F = m * a hast Du ja schon.
Die Masse von 1000 Kg hast Du auch.
Nim mal noch a auseinander: a = v/t und mit v = s/t
a = s/(t*t) … (Quadrat lässt sich hier schwer tippen, aber t*t ist ja das selbe).
Wenn der Bremsweg also nahe Null ist und die Zeit zum Abbremsen auch, wenn also sowohl der Hammer als auch das Werkstück extrem hart und nicht elastisch sind, dann … Ist die Kraft nahe unendlich und beide zerspringen.
Zum Berechnen der Kraft brauchst Du also die Ausgangsgeschwindigkeit, die Endgeschwindigkeit wird ja Null, die exakte Zeit, in der der Hammer auf Null abgebremst wird und den ‚Brensweg‘. Bei einem Nagel sind das mehrere Zentimeter, beim Prägen einer Münze wohl nur ein Millimeter oder weniger.
Das ist aber alles schwer zu messen und deshalb nicht gut auszurechnen.
Gruß Rainer
Hallo Stefanieee,
da du Biologin bist brauchst du für die Frage auch überhaupt nicht schämen.
Keine Sorge die Antwort ist leicht zu verstehen.
Als Tipp empfehle ich dir folgende Lektüre: http://www.uwe-rath.de/downloads_sb/Impuls_Kraft_Ene…
Dein Hammer erzeugt einen Impuls. Dieser Impuls ist 10kg * 5m/s = 50kg*m/s und soll in 50ms ?komplett? auf den Boden übertragen werden.
Es gilt, dass die Kraft auf den Boden der Änderung des Impulses mit der Zeit ist. Da der Impuls des Hammers danach 0 sein soll (wegen v=0m/s), gilt:
F=50kg*m/s / 0.05s = 1000N
Bei deinem Pressdruck wird nur die Masse angegeben, aber die Masse verursacht die Kraft durch die Gravitation:
F=m*a=m*g ungefähr 10m/s² * m
1000N entspricht also 100kg.
Du hast also eine Flächenpressung von 100kg auf 10cm²,
also 10kg/cm².
Das klingt wenig, aber da ich keine Erfahrungswerte in diesem Gebiet habe, tippe ich auf eine lange Zeit von 50ms für die Impulsübertragung.
Viele Grüße
Emil Graben
Wie rechne ich das aus, wenn etwa ein Hammer mit 5 m/s
Geschwindigkeit und 10kg Masse auf eine Fläche von 10cm²
schlägt in Tonnen/cm² komplementär vergleichbar zu einer
statisch wirkenden Druckkraft eines hydraulischen Systems mit
Hydraulikzylinder!
Angenommen ich hätte die Möglichkeit mit einem
Hydraulikzylinder eine Flächenpressung von 500Kg/cm²
(1000kg/cm² oder auch 2000kg/cm²) zu drücken, wie verhält sich
das Gewicht und die Geschwindigkeit des Hammers zueinander,
wie groß müßte der Hammer eventuell sein oder die
Geschwindigkeit beim aufschlagen?
Angenommen der Hammer wäre 1000kg schwer und die Fläche 50cm²,
welchem (hydraulisch) statischen Druck pro cm² würde ein
Schlag mit 5 m/s Geschwindigkeit entsprechen.
Auf einen festen Gegenstand ohne Verzögerung, vieleicht 0,05s
oder so wegen der Verformung! *g*
Ich komme einfach nicht zum Ergebnis!
Danke schon mal für Eure Überlegungen!
Gruß Stefanie
Hallo Stefanie!
Bei der Frage, welche Kraft übt der Hammer aus, kommt es darauf an, wie schnell der Hammer abgebremst wird. Es ist ein großer Unterschied, ob der Hammer auf eine Steinplatte schläget, oder in weiche Knetmasse. Auch wenn in beiden Fällen der gleiche Hammer mit gleicher Geschwindigkeit aufschlägt, ergeben sich unterschiedliche Kräfte. Die Kraft berechnet sich aus F= m * a, wobei m= Masse des Hammers und a die Beschleunigung beim Abbremsen ist.
Dein Beispiel: Der von dir angegebene Hammer mit m = 10 kg und 5 m/s Geschwindigkeit wird in 5/100 sec abgebremst, dann ist die Kraft: 10 kg * 5 m/s *100/5 s = 1000 N. Verteilt auf 10cm² ist das ein (momentaner) Druck von 100 N/cm² (10 bar).
Du siehst an den Formeln, die Masse des Hammers und die Geschwindigkeit gehen linear in das Ergebnis ein. Ebenso die Verzögerung, allerdings mit dem Kehrwert.
Ich hoffe, das hilft dir weiter.
Liebe Grüße,
Thomas.
Hallo,
Preßdruck berechnen, den
man mit einem Vorschlaghammer ausüben kann!
Und zwar mit im Endeffekt auf Kraft pro Fläche!
wenn etwa ein Hammer mit 5 m/s
Geschwindigkeit und 10kg Masse auf eine Fläche von 10cm² (Praezisieren !!!)
schlägt in Tonnen/cm² komplementär vergleichbar zu einer
statisch wirkenden Druckkraft eines hydraulischen Systems mit
Hydraulikzylinder!
Angenommen ich hätte die Möglichkeit mit einem
Hydraulikzylinder eine Flächenpressung von 500Kg/cm²
(1000kg/cm² oder auch 2000kg/cm²) zu drücken, wie verhält sich
das Gewicht und die Geschwindigkeit des Hammers zueinander,
wie groß müßte der Hammer eventuell sein oder die
Geschwindigkeit beim aufschlagen?
Angenommen der Hammer wäre 1000kg schwer und die Fläche 50cm²,
welchem (hydraulisch) statischen Druck pro cm² würde ein
Schlag mit 5 m/s Geschwindigkeit entsprechen.
Auf einen festen Gegenstand ohne Verzögerung, vieleicht 0,05s
oder so wegen der Verformung! *g*
!
Gruß Stefanie
-
Rat: Frage auf einen einzigen Fall beschraenken, dafuer aber mehr Angaben ueber Randbedingungen machen wie zB. Masse von Amboss, E-Modul oder besser Diagram von E-modul, da bei solchen Vorgaengen das Material „Fliesst“
-
Feststellung: bei zB. 500 oder auch 2000kg/cmhoch 2
werden die meisten Matrialien kaum praegbar sein, mal mit 500 kg pro mm2 Ansatz machen!(Materialabhaengig !!)
Weiterfuerung falls von Interesse:
Frauenhofergesellschaft > Abteilung Fertigung oder Technologie >> wuesste mehr!
Gruss + Sorry
e.R.
Hi,
also die Kraft, die der Hammer ausüben würde, entspricht der zeitlichen Änderung seines Impulses. Wenn er also mit v=5m/s und m=10kg in t=0.05s vollkommen und gleichmäßig abgebremmst wird, so ist die Kraft die dabei übertragen wird F=m*v/t=1000N (N=Newton). Die Kraft pro Auflagefläche würde dann dem ausgeübten Druck entsprechen.
Wenn du als Vergleichswert die Einheit „Masse pro Fläche“ hast, musst du noch mit der wirkenden Erdbeschleunigung multiplizieren um auf die Größe „Druck“ zu kommen (Kraft=Masse*Beschleunigung und Druck=Kraft/Fläche).
Hoffe das hilft dir weiter.
Hallo Stefanie,
ich habe keine Lösung parat (und leider keine Zeit), würde aber einen Weg über die kinetische Energie versuchen. Siehe: http://www.doerrhoefer-technik.de/unfallmechanik/unf…
Gruß
Achim
Hallo Stefanie,
ich versuche, den Kern Deines Problems heraus zu finden. Du sprichst einerseits von statischem Druck, verursacht durch die Erdanziehung oder auch durch konstante Muskelkraft (Flächenpressung). Du sprichst aber nicht explizit vom Impuls, nicht von der dynamischen Kraft. Jede Impulsänderung setzt eine wirkende Kraft voraus: Impuls = Masse * Geschwindigkeit. Der Vorschlaghammer hat also einen Impuls beim Auftreffen auf das „Hindernis“: Beispiel Impuls = 10 Kg *5 m/s = 50 kg*m/s = 50 Huygens. In einem abgeschlossenen System gilt die Impulserhaltung: Der Hammer kommt zur Ruhe, das Hindernis nimmt den Impuls auf. Die Übergabe kann schnell oder langsam erfolgen, die Bremszeit ist entscheidend für die Kraft: Kraft = Impulsänderung/ Zeitspanne. Vergleich: Aufprall auf Hallenboden mit oder ohne Matte, die Matte verlangsamt die Impulsübergabe, also ist die Kraft geringer, kleinere Gefahr für die Knochen und Gelenke.
Was meintest Du am Ende Deiner Frage mit „ohne Verzögerung, oder vielleicht 0,05 s … wegen der Verformung“? Wird der ganze Impuls von 50 Hy in 0,05 s übertragen, wirkt eine Kraft von (50/0,05) kg m / s² = 1000 Newton. Und diese Kraft verteilt sich dann auf die Berührfläche. …
Vielleicht konnte ich Dir Stichpunkte zum weiteren Überlegen geben. Es wäre eventuell interessant, mit Hochgeschwindigkeitsaufnahmen in den Aufprallprozess hinein zu zoomen, um den Vorgang von der Physik her besser zu analysieren. Leider werden die Erklärungen solcher Prozesse häufig nicht neu durcharbeitet. Früher hat man nicht die Möglichkeiten der Visualisierung gehabt wie heute. Man sagte „vorher“ und „nachher“.
Viele Grüße
Gerda
Hallo Rainer, danke für Deine schnelle Antwort, kommt zwar etwas verspätet aber habe mir diese ja gleich im Mailprogramm durchgelesen und bin erst jetzt wieder zu wer-weiss-was gekommen und kann Dir ja jetzt auch antworten!
Danke für Deinen Denkanstoß, hat mir geholfen, den Sachverhalt zu verstehen, kommt eben wirklich auf die Zeit der Abbremsung an!
Danke und Gruß Stefanie
Hallo Emil, danke für Deine schnelle Antwort, kommt zwar etwas verspätet aber habe mir diese ja gleich im Mailprogramm durchgelesen und bin erst jetzt wieder zu wer-weiss-was gekommen und kann Dir ja jetzt auch antworten!
Danke für Deine verständliche Schilderung des Vorgangs und das PDF, hat mir geholfen, den Sachverhalt zu verstehen und für Dein Verständnis für mich als Biologin und nur gefährlichem Halbwissen in Physik! 
f=m * a, die Formel aller Formeln, da ist sie wieder!
Gruß Stefanie …
Hallo Thomas,
danke für Deine Antwort!
Kurz, knapp und verständlich!
Hat mir weitergeholfen!
Gruß Stefanie
Hallo e.R.
ja entschuldige wegen der verschiedenen Fälle, werde mich in Zukunft auf einen beschränken.
Bin aber mittlerweile auch zum Verständnis über den Vorgang gekommen!
Danke und Gruß
Stafanie
Danke für Deine Antwort!
Gruß Stefanie
Hallo Achim,
danke für Deine Antwort und dem Verweis auf die HP,
zusammen mit den anderen habe ich den Vorgang so im Allgemeinen
erfasst!
Die Sache mit dem Deformationsweg im Verhältnis zu Geschwindigkeit und masse ist schon eine interessante Sache!
Gruß Stefanie
Hallo Gerda,
danke für Deine Antwort und Deinem Interesse an meinem Problem!
Also das eigentliche Problem besteht darin möglichst haltbare Kompostpresslinge herzustellen, welche nicht so bald bei regulärer Luftfeuchtigkeit aufquellen.
Und hierzu die herkömmliche Hydraulikpresse (Holzbrikettpresse) zu ersetzen, die bei dem Kompostpressling leider Nachteile bringt.
Die Brikettpresse drückt relativ lange mit hohem Druck und bewirkt dadurch die Verbindung der Holzspäne durch das vernetzende Lignin durch die erhöhte Temperatur beim Pressen.
Die hohen Temperaturen beim Pressvorgang schädigen die biologischen Strukturen, was hier natürlich nicht gewollt ist.
Also besser wäre kurzer überhoher Druck bei kurzer Zeit.
Liegt am Versuch, ob dann so ein Pressling auch zusammenhält.
Beim kurzen recherchieren nach Huygens hat mich das mit den Wellen wieder an den Lieblingsversuch unseres Physiklehrers erinnert!
Die Brechung des Lichtes am optischen Spalt!
Wenn man Daumen und Zeigefinger gegen das Licht gehalten so knapp zusammen bringt, ohne daß sie sich berühren, bis sich so schwarze Wellen überlagern und dunkel werden.
Das hatte glaube ich etwas mit der Interferenz zu tun, mit dem Überlagern der Wellen, mit Wellenberg und Wellental.
Ist schon faszinierend irgendwie!
Aber wie hängt das Prinzip des Hygens mit dem Abbremsen eines Körpers zusammen, wenn es das als Formelzeichen gibt?
Das mit der Impulserhaltung ist mir auch aus den anderen Antworten so im Groben wieder bekannt.
Wenn man mehrmals auf den Körper schlägt, bis er nicht mehr dichter wird, dann würde die Zeit des Abbremsen ja immer kürzer bis zur natürlichen Rückfederung des Materials.
Das wäre interessant zu sehen!
Mit der von Dir angesprochenen Hochgeschwindigkeitsaufnahme!
Kennst Du die Seite http://www.kurzzeit.com/ von Mehl!
bei youtube http://www.youtube.com/watch?v=QfDoQwIAaXg
Der würde sich sicher über mein Problem freuen!
Na, ich rechne mal weiter und baue bald mal einen kleinen Prototyp für die Presse.
Der Versuch ersetzt leider sämtliche Berechnungen! *g*
Grüße Stefanie
Hallo Steffanie,
leider habe ich selber „ein Brett vorm Kopp“ bei der Beantwortung deiner Frage.
Aber du scheinst ja auch schon auf dem richtigen Weg zu sein, denn immerhin hast du ja (fast) alle nötigen Informationen und weißt ja auch, dass Druck § = Kraft (F) pro Fläche (A) (p = F/A).
DAmit müßtest du doch eigentlich weiterkommen.
Und dr Hammer muss bei deinem zweiten Frageabschnitt nicht umbedingt anders werden, es reicht ggf. aus, wenn die zu treffende Flche entsprechend kleiner wird (Stichwort Hebebühne)
Ach, und bitte entschuldige die späte Antwort, ich hab nicht immer die Zeit, zu antworten.
Grüße
Hey, interessantes Problem, kann aber leider nicht weiterhelfen - sorry & Viel Erfolg!
Hallo Stefanie,
Deine Anwendung geht in eine ganz andere Richtung als ich vermutete.
Hast du bei Deiner Konstruktion einmal überlegt, mit Unterdruck zu arbeiten? Also: Luft absaugen und dann pressen?
Die Einheit Huygens hat nur indirekt mit seiner Wellenlehre zu tun: er war ein großer Physiker, wie Newton auch. Kräfte werden in Newton angegeben, Impulse in Huygens, seit wann weiß ich nicht.
Viel Erfolg!
Gerda