La fuerza de impacto

La fuerza de impacto
La fuerza de impacto es una de las condiciones que podemos experimentar en cualquier caída.

El término impacto hace referencia al momento en que un objeto o materia choca contra otro. Y la fuerza de impacto se define como el resultado obtenido de dicho impacto.

Aunque incluso la aplicación de la conservación de la energía sobre un objeto en caída, nos permite predecir su velocidad de impacto y su energía cinética (joules), no podemos predecir su fuerza de impacto, sin conocer cuánto se desplaza después del impacto.

En el caso de las los sistemas que ocupan redes, mallas, lonas o cualquier otro material con el fin de limitar la caida y amortigar el golpe, es necesario considerar la elasticidad de los materiales y conocer la distancia que recorera el cuerpo al momento de impactar sobre ellos, en el caso de una caida.

Las redes son uno de los mejores materiales para conseguir el efecto de amortiguación de golpe pero no es el único, los globos o camas de aire brindan amortiguación y limitan la caída permitiendo así, que la fuerza de impacto sea menor en comparación a otros materiales.

Para el cálculo de la fuerza impacto nos apoyaremos de una formula en la cual intervienen variables como, el tiempo de caída, la masa, la altura la velocidad final pero además necesitamos conocer la distancia recorrida al momento del impacto. A esto le llamaremos distancia de frenado.
Aunque conociendo estos datos el cálculo resulta relativamente sencillo en la práctica es muy difícil apreciar y conocer la distancia de frenado ya que esto por lo general sucede en una fracción de segundo y es quizás imperceptible sin la ayuda de aparatos de alta velocidad y de gran precisión.

En la siguiente tabla podemos observar los resultados obtenidos del impacto de objeto en caída libre a diferentes alturas y con diferentes masas.

Trataremos de explicar a detalle la interpretación de dicha tabla. De momento basta con decir que el resultado de la intersección entre las variables de la fila superior con las variables de la columna a la derecha representa la fuerza de impacto promedio y como estamos hablando de una fuerza su resultado se expresara en Newton.

Cabe recalcar que para la elaboración de dicha tabla se determinó la distancia recorrida del objeto al momento de impactar (0.5 mt).

En la parte superior de la tabla podemos observar el equivalente o la relación que existe entre la masa(kg) de un cuerpo y el efecto de la gravedad sobre de él, su peso(newton).

Para esto se aplica la fórmula de fuerza:

Fuerza es igual a masa, por aceleración.

F= m*a

Donde F, la fuerza se expresa en Newton o su equivalente en kg*m/s2.
m, es la masa del objeto y se expresara en kg
y la aceleración (a) es una constante que equivale a 9.8 m/s2 , que representa la velocidad con la que se acelera un cuerpo atraído a la tierra en caída libre.

Las variables estas dispuestas de manera creciente en un rango de entre los 5 kg y los 100 kg de masa.

En la parte de la columnas a la derecha podemos apreciar la variable de altura que esto representa a la distancia que se encuentra el objeto que cae.

Además encontraremos la variable de velocidad final (vf) que esta es la velocidad que alcanza un cuerpo en caída libre justo antes que impacte.

La velocidad final es el resultado de la aceleración de un cuerpo y su distancia del trayecto, esto se calcula mediante la formula de vf.

Vf= √ 2*a*h

Donde (a) representa a la constante aceleración y( h) la altura.

Ejemplo:

Vf=√2*(9.8m/s2)(6m)

Vf= 10.84 m/s

El resultado obtenido representa la fuerza generada al momento del impacto. Y esta sería su formula:

FI= (½)*m*v2/D

Donde (m) representa la masa en kg, (V) es la velocidad final, y (D) es la distancia de frenado que recorre el cuerpo después del impacto.
Ejemplo:
La fuerza de impacto de un cuerpo de 80kg de masa que cae de una altura de 6 mts y es amortiguado por una red que se hunde medio metro al momento del impacto genera una fuerza de 9408 newton.

FI=(1/2) *80*(10.84)²

FUERZA DE IMPACTO =9408 N

Por ultimo de esta tabla podemos interpretar que un cuerpo en las condiciones descritas en el ejemplo anterior, terminara pesando al momento del impacto cerca de 10 veces su propio peso (kg)

Masa = 9408/9.8

M= 960 kg