裂缝 发表于 2008-2-27 22:44

冲力计算

30公斤的重物栓在静力绳上从2米的高处落下,下落距离为4米,对保护点的冲力大概是多少?

根据冲量公式ft=mv,v=(2gs)^0.5,若0.1秒制动,f大约267牛。请问这思路有无问题,制动时间怎么估算?

小河 发表于 2008-2-28 00:16

我的理解是,把绳子近似为弹簧(动力绳,静力绳,钢缆等):mgh=1/2kx^2。k,弹性系数,x,伸长量。力F=kx=(2kmgh)^1/2。计算k时再近似一下,例如绳子说明标签上有最大力为6000N,最大伸长30%,绳长2m,k=10000N/m。则F约为5000N。
此物理过程描述为绳子对能量的吸收。
另:动量与力的关系比较适合描述没有弹性形变的刚体,比如岩石掉到石头地面产生的冲击力。

裂缝 发表于 2008-2-28 12:30

5kn和一般情况下人冲坠产生的冲力差不多了。可用来测试一下保护牢不牢靠。

mh 发表于 2008-3-3 11:39

静力绳的形变不是完全弹性的,塑性部分(永久拉长,或经过几分钟后逐渐回复的半塑性拉长)部分会吸收很多能量。动力绳也有这个情况,这就是为什么UIAA测试标准中要求每次测试间隔一段时间,为什么运动攀多次冲坠后绳子会越来越硬,为什么传统攀或攀冰冲坠后最好绳子换一头儿用。
另外绳结(比如安全带上的八字)收紧是会吸收很多能量的,收紧的力量很大,虽然收紧造成的距离不大,但做工很大。
我记得坠落测试如果造成了绳子断裂,原因都是在绳结附近的熔断。

jane 发表于 2008-3-5 11:30

小河的计算比较接近实际情况。

"静力绳的形变不是完全弹性的,塑性部分(永久拉长,或经过几分钟后逐渐回复的半塑性拉长)部分会吸收很多能量.." 这种说法与事实不符。 静力绳基本上不吸收冲击能量,切切!

mh 发表于 2008-3-5 12:30

静力绳不吸收能量?怎么叫吸收?比如说我把一个重物通过静力绳拴在一个锚点上,举起来然后让其掉下去,重物弹了几下最后停了下来。
重物下落的能量都跑哪里去了?
有证据说全跑到锚点去了吗?我认为静力绳形变消耗(吸收)了很大能量,绳结收紧也吸收一部分。我的理解是静力绳不适合保护领攀是因为延展只有1%左右,吸收能量太快(减速太快),造成的冲击力太大,不是因为它不吸收能量。

裂缝 发表于 2008-3-5 15:54

用小河的公式,按延展1%计算,冲力将达到150kn,是不是有点夸张?

静力绳吸收很小,大部分冲击能量将传递到锚点上,这应该没有问题。我的设想是用静力绳栓2个15kg的哑铃片,来测试敲入竖缝的岩钉的可靠程度。

jane 发表于 2008-3-6 00:21

"我的设想是用静力绳栓2个15kg的哑铃片,来测试敲入竖缝的岩钉的可靠程度"
如果用动力绳栓四个哑铃片,那就和真人差不多了。

piton敲紧了声音会变,变得清脆的声音就对了。Piton一般用在无法用岩塞保护的地方。现在用得较多的是Knife blade和Bugaboo。

mh 发表于 2008-3-7 16:58

套用小河的公式伸长1%,k增加30倍,力应该变为5倍多,也就是30kN,怎么会成了150kN?

但是套用小河的公式是正好是错误的,因为他用弹簧(线性系统)近似绳子,而有塑性形变的绳子意思就是说它是非线性的。
非线性系统能很有效地吸收能量,比如攀冰保护用的screamer,是靠把细小的匝线拉断来吸收能量的,看来只是些细线断裂了,但后果是把一个人几米的冲坠能量吸收了。另外保护via ferrata的那种器材也是靠非线性防护四(摩擦)吸收能量的,用一米的绳子穿过保护器吸收坠落5米以上的人的能量。
http://www.needlesports.com/acatalog/petzypervertigo.jpg

我不确切知道静力绳能吸收多少能量,但用它来估计冲击力的可重复性大概很低,因为冲击瞬间有太多超过常识的因素使结果发生变化。
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