Comment calculer de la force d'impact (en N) d'un objet.

[invite9f245a12]

Comment calculer de la force d'impact (en N) d'un objet.

Bonjour, j’aimerai de vos lumières.
Comment calculer la force d’impact au sol d’un objet lâché depuis une certaine hauteur.
J’ai un système (une boite) dans laquelle y est fixer un objet, le lien entre l’objet et la boite doit résister à une force (aujourd’hui je ne peux mesurer la force du lien qu’à la rupture).
J’ai une boite avec l’objet qui a un poids de 50 gr à 500 gr.
Une hauteur de chute qui peut varier de 0.5 m à 3 m.

Quelle force d’impact en Newton ma boite a ?

Merci de vos réponses (je ne suis pas un mathématicien, si vous prouver me donner une réponse simple ou un fichier Excel pour faire mes calculs, ça serait super).
Cordialement
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[invite9f245a12]

Petite correction,
J'ai pris la formule g.m.H, qui me donne des joules, avec g = attraction de la terre =9.8066N/Kg, m = masse de l'objet en Kg et H la hauteur de chute en M.
Soit pour exemple,
boite + objet = 0.4 Kg et 1.6 mètres de chute, j'obtiens 6.276 Joules.
Peut on convertir les joules en N, ou avoir directement une formule qui donne des N.
Merci pour vos réponses.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
La force d'impact dans un choc dépend de la déformation des objets. Pour un même objet la force sera plus faible s'il tombe sur une moquette ou sur votre pied que s'il tombe sur du ciment.

S'il s'agit de la résistance "au chocs" de l'objet emballé, c'est mieux exprimé en "g" (accélération de gravité) aussi bien pour l'objet que pour l'emballage.

Il faut connaître les caractéristiques élastiques et de déformation de l'emballage et des protections internes. Il faut que, au moment où la chute s'arrête (la vitesse verticale tombe à zéro), les forces élastiques et de déformation aient fait un travail égal à celui que vous venez de calculer (mgh).
Au revoir.

[invitea3eb043e]

On peut donner un ordre de grandeur de la force. L'énergie cinétique de l'objet considéré étant 1/2 m v², si l'on accorde une distance de freinage L, la force de freinage sera typiquement F telle que F.L = 1/2 m v²
Ca peut changer si la force n'est pas constante, si elle est élastique, etc... mais ce sera l'ordre de grandeur.
On voit donc que si on tape sur du dur, L sera petit et F grande et inversement sur du mou.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite9f245a12]

Merci pour ce complément d'informations,
je pars sur des hypothèses ou mon sous ensemble boite/objet ne se déforme pas lors de l'impact, ni mon sol.
L'objet tombe sur du dur, type ciment, et l'objet et la boite sont en aluminium, le lien en plastique type PP.
Quand je prends la formule z=-1/2gt²+Vot+Zo
J'ai bien mon temps de parcours, ma vitesse d'impact et mon énergie, mais je n'arrive pas à transformer mon énergie (joule) en force d'impact (Newton), que je pourrais ramener sur mon lien.
Merci

[invite6dffde4c]

...je pars sur des hypothèses ou mon sous ensemble boite/objet ne se déforme pas lors de l'impact, ni mon sol.

Bonjour.
Dans ce cas les calculs sont très simples. La force est infinie, même si l'objet tombe d'une hauteur d'un centième de millimètre.

J'ai l'impression que ce que nous vous avons expliqué est tombé dans l'oreille d'un sourd.
Bonne casse.
Au revoir.

[invitefba4de8c]

Billout de quoi s'agit il exactement, d'une expérience que tu dois réaliser ou d'un expérience par la pensée ?

Car sans un minimum de caractéristique des matériaux rien ne peux être estime. Comme on te l'a dit la déformation et l'elasticite. Si la boite était instantanément arrêtée,l'accélération et les forces seraient infinies encore une fois.

Je ne t'apprends pas que pour une même vitesse l'écrasement de ta tête sur ton volant ou un airbag n'aura pas le même effet sur ton cerveau qui est contenu dans le crane.

S'il s'agit d'une expérience le plus simple serait un essai de traction sur le lien boite-contenant. Est ce possible ?

[Gilgamesh]

Il faut estimer le coefficient d'élasticité (la "raideur", en N/m).

Par exemple en lui appliquant une force connue (par exemple en faisant peser sur lui une grosse masse connue) et en mesurant de combien il se déforme. C'est pas hyper commode à faire c'est sur...

Par ailleurs ça dépend généralement de l'empacement de l'impact sur la boite (si elle tombe sur un coin, elle va se déformer plus qu'a plat, par exemple). Donc faire éventuellement plusieurs mesures pour les différents cas de choc envisagés.

a+

[invite9f245a12]

Non, il ne s'agit pas d'une expérience (pensée ou autre), c'est un cas pratique. J'ai un système aujourd'hui qui présente certaine lacune, je doit redéfinir ce lien. Ne sachant pas quelle force de rupture le lien doit avoir, je ne peux le dimensionner correctement. Comme sur la photo en pièce jointe, voici le système, La boite sert de protection au sachet interne qui lui est remplit de liquide (ex :eau) lorsque que la bonbonne tombe d'un camion (lors du transport), le lien peut rompre ou même la soudure entre le sachet et le lien. Je ne peux faire des tests de traction, seul la rupture, j'ai un simple dynamomètre, ce qui me donne la limite élastique du lien ou de ma soudure.
Je ne suis pas un expert dans les calculs scientifiques, si vous savez faire ces calculs et qu'il vous manque des infos, je peux peut etre vous les fournir.
Merci pour votre aide.

[invite6dffde4c]

Re.
Est-ce pour passer de la drogue en contrebande?
A+

[invitefba4de8c]

De mon point de vue, tu ne pourra pas estimer la force sans faire d'expérience.

La manière dont la geometrie de l'objet va absorber le choc, meme avec les donnees des materiaux, ne pourrait ce calculer qu'avec un logiciel d'element finis et encore tu aurais des donnees pas forcement tres juste et dependant de la justesse du modele dans des proportions inconnues.

Or la manière dont l'énergie cinétique va se dissiper dans ton objet conditionne le temps que ton contenant va mettre pour decelerer et la forme de la deceleration, car elle ne sera pas constante.

En gros le principe opératoire le plus simple que je vois serait de placer un dynamomètre (puisque tu le propose) avec un marqueur de maximum entre le contenant et le contenu (a la place du lien) de réaliser la chute maximal sur le sol le plus désavantageux en terme d'absorption et de lire la marque.

[Jaunin]

Bonjour, Billout,
Pourriez-vous m'indiquer le diamètre et la hauteur de votre flacon.
D'autre part le pense que la réponse de Le chamois est très juste (pour avoir fait beaucoup de chocs). Je ne sais pas si le dynamomètre aura le temps de fonctionner pendant la durée du choc, excessivement courte.
Si vous avez la possibilité d'avoir accès à un appareillage avec accéléromètre, le mieux dans un laboratoire, ils auront l'expérience, soit avec une table à choc, ou un piézo fixé à votre flacon. (Problème de lecture en fonction de la longueur du câble)
(Je n'ai pas bien compris les unités de g dans votre poste #2)
Cordialement.
Jaunin__

[invite9f245a12]

Merci pour les réponses,
Excusez moi de ne pas avoir pu vous réponde hier.

Non, ce n'est pas pour passer de la drogue !!!
Erreur d'unité g = attraction terrestre =9.8066m·s^-2
les dimensions du flacon sont variées,
Ø40 x H85
Ø35 x H105
Ø35 x H125
Ø38 x H138
Ø40 x H100
Ø40 x H105
Ø40 x H125
Ø40 x H125
Ø40 x H156
Ø45 x H105
Ø45 x H105
Ø45 x H115
Ø45 x H125
Ø45 x H130
Ø45 x H150
Ø45 x H150
Ø45 x H190
Ø47 x H175
Ø50 x H125
Ø50 x H156
Ø50 x H190
Ø50 x H156
Ø53 x H142
Ø53 x H173
Ø53 x H205
Ø59 x H169
Ø59 x H214
Ø66 x H177
Ø66 x H218
Ø66 x H218
Ø66 x H263

Le problème c'est pour mettre un dynamomètre, il me faut de la place, ce que je n'ai pas.

Je pensais que le problème de convertir des joules en N était simple (sauf pour moi), mais je m'apercois qu'il faut énormément de donnés pour trouver un résultat qui ne sera pas forcement représentatif.
Merci, si vous avez d'autres possibilités n'hésitez pas.