Physikalische Frage

Patrick · Anmeldungsdatum: 05.07.2006 Beiträge: 417 Wohnort: Nieder-Wöllstadt

Mechanische Alltagsphänomene kann man oftmals mathematisch
beschreiben. Zum Beispiel, wenn ein Tropfen ins Wasser fällt, wird
ein Kreis gezogen (mathematische Form). Wo gibt es Internetseiten, wo
Formeln für bestimmte mechanische Alltagsphänomene stehen?

Patrick · Anmeldungsdatum: 05.07.2006 Beiträge: 417 Wohnort: Nieder-Wöllstadt

Bitte Frage beantworten:

Ein Hammer mit der Masse m = 3kg schlägt mit der Geschwindigkeit
v = 1m/s auf eine Glasscheibe. Es entsteht ein kreisähnlicher Riss
mit dem Radius r. Wie kann man ihn berechnen? Gibt es Formeln
dafür?

pfnuesel · Anmeldungsdatum: 04.11.2004 Beiträge: 248 Wohnort: Zürich

Ich glaube da bräuchtest du noch zusätzliche Informationen, über die Beschaffenheit des Glases, um da etwas berechnen zu können.

Patrick · Anmeldungsdatum: 05.07.2006 Beiträge: 417 Wohnort: Nieder-Wöllstadt

Glas hat eine Dichte von 2,600g/cm³ (bei Wikipedia).
Das Glas ist 1m breit und 2m lang, hat zwar einen Riss mit Radius r aber zerbricht nicht. Wie berechnet man den Radius des Risses (r)?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Bist du dir sicher, dass da ein kreisähnlicher Riss entsteht? Ich würde eher vermuten, je nach Glassorte und Scheibendicke splittert das Glas in lange Scherben oder kleine Stücke, und ich halte es für durchaus auch möglich oder wahrscheinlich, dass entstehende Risse anstatt kreisförmig oft eher sternförmig verlaufen.

Ich vermute, für sowas gibt es nicht eine einzige Formel, die sowas immer beschreiben kann, sondern da muss man wohl ein bisschen genauer hinschauen, welche Form der Hammer hat, wie er auftrifft, wie die Materialeigenschaften des Glases (und vielleicht sogar der konkreten Glasscheibe) sind, etc. Und sobald die Verhältnisse nicht ganz einfach und symmetrisch sind, wird man hier wohl auf Simulationsrechnungen zurückgreifen / zurückgreifen müssen.

Um sich genauer darin einzulesen, wie sich so ein Riss bildet, muss man sich wohl ein bisschen mit Werkstoffkunde auseinandersetzen. Das ist also vielleicht etwas in der Art:

http://de.wikipedia.org/wiki/Risswachstum

Patrick · Anmeldungsdatum: 05.07.2006 Beiträge: 417 Wohnort: Nieder-Wöllstadt

Der Hammer hat eine quadratförmige Fläche (Seitenlänge: 2,5cm),
die auf das Glas aufschlägt. Er trifft so auf das Glas, dass Aufschlagsfläche beim Aufschlag parralel zur Glasscheibe ist.
Es ist ein Doppelglas.

Kann man z.B. den höchsten Rissabstand r_max vom Aufschlagspunkt
berechnen?

Es wäre auch ziemlich nett, wenn mir jemand irgendeine Formel dazu
geben würde!

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Mit den Informationen, die du bisher hast, kannst du noch nichts rechnen.

Sehr stabiles (vielleicht auch: sehr dickes) Glas bekommt da sicher nur eine kleine Macke, eine zerbrechliche Glassorte oder eine dünne Glasscheibe bekommt sicher nicht nur Risse, sondern bekommt ein Loch und zersplittert.

Da brauchst du also mindestens noch genauere Information zur Glassorte und zu deren Stabilitätseigenschaften, sowie zur Dicke des Glases.

Um genau zu wissen, welche Angaben man braucht und wie man so etwas rechnen oder vielleicht abschätzen oder vielleicht um Computer simulieren kann, müsste man genauer in die Thematik einsteigen (sich also zum Beispiel die zugehörigen Grundlagen aus Werkstoffkunde, und vielleicht Festigkeitslehre, ... ? aneignen)