="justify">
.4 Теорія і біомеханіка удару Ударом в механіці називається короткочасне взаємодія тіл, в результаті якого змінюються їх швидкості.
Ударна сила залежить, відповідно до закону Ньютона, від ефективної маси вдаряє тіла і його прискорення:
= ma, де F - сила, m - маса, a - прискорення.
Якщо розглядати удар в часі, то взаємодія триває дуже короткий час - від десятитисячних (миттєві квазіпружної удари), до десятих часток секунди (непружні удари).
В
Рис. 3
Ударна сила на початку удару швидко зростає до найбільшого значення, а потім падає до нуля (рис. 3). Максимальний її значення може бути дуже великим. Однак основною мірою ударної взаємодії є не сила, а ударний імпульс, чисельно рівний площі під кривою F (t). Він може бути обчислений як інтеграл:
(1)
де - ударний імпульс, t1 і t2 - час початку і кінця удару, (t) - залежність ударної сили F від часу t. [6]
Так як процес зіткнення триває дуже короткий час, то в нашому випадку його можна розглядати як миттєве зміна швидкостей соударяющихся тел.
У процесі удару, як і в будь-яких явищах природи повинен дотримуватися закон збереження енергії. Тому закономірно записати наступне рівняння:
E1 + E2 = E'1 + E'2 + E1п + E2п
где1 та E2 - кінетичні енергії першого і другого тіла до удару, '1 і E'2 - кінетичні енергії після удару, 1п і E2п - енергії втрат при ударі в першому і в другому тілі.
Співвідношення між кінетичної енергією після удару і енергією втрат становить одну з основних проблем теорії удару.
Послідовність механічних явищ при ударі така, що спочатку відбувається деформація тіл, під час якої кінетична енергія руху переходить в потенційну енергію пружної деформації. Потім потенційна енергія переходить назад в кінетичну. Залежно від того, яка частина потенційної енергії переходить у кінетичну, а яка втрачається, розсіюючись на нагрів і деформацію, розрізняють три види удару:
1. Абсолютно пружний удар - вся механічна енергія зберігається. Це ідеалізована модель зіткнення, проте, в деяких випадках, наприклад у випадку ударів більярдних куль, картина зіткнення близька до абсолютно пружного удару.
2. Абсолютно непружних удар - енергія деформації повністю переходить в тепло. Приклад: приземлення в стрибках і соскоках, удар кульки з пластиліну в стіну і т.п. При абсолютно непружного ударі швидкості взаємодіючих тіл після удару рівні (тіла злипаються).
. Частково непружних удар - частина енергії пружної деформації переходить у кінетичну енергію руху. [4]
У реальності все удари є чи абсолютно, або частков...
