Kladivo je jedním z nejběžnějších nástrojů používaných k zatloukání hřebíků. Často se objevují otázky o tlaku, který kladivo vyvíjí na povrch hřebíku v okamžiku nárazu. Tlak je síla, která přichází na jednotku plochy, a je definována vzorcem tlak = síla / Plocha.
Chcete-li vypočítat tlak kladiva při nárazu na hřebík, musíte znát sílu nárazu a oblast klobouku hřebíku. Předpokládejme, že síla nárazu je 10 N (Newton) a plocha klobouku hřebíku je 3 mm2. Pro výpočet tlaku kladiva je nutné rozdělit sílu na plochu, tj. 10 N / 3 mm2.
Tlak kladiva při úderu hřebíkem o síle 10 N A ploše klobouku 3 mm2 je tedy asi 3.33 N/mm2. Je třeba si uvědomit, že tlak je veličina charakterizující rozložení síly na plochu a lze jej měřit v Pascalech (Pa), novtonech na metr čtvereční (N/m2) nebo například Newtonech na milimetr čtvereční (N/mm2).
Tlak kladiva při nárazu na hřebík: jak vypočítáte?
Pro výpočet tlaku kladiva při nárazu na hřebík je nutné znát sílu nárazu a oblast klobouku hřebíku. Tlak se vypočítá podle vzorce:
Tlak = Síla / Plocha
V tomto případě máme:
| Parametr | Hodnota |
|---|---|
| Rázová síla | 10 N |
| Náměstí klobouk hřebík | 3 mm2 |
Přeložíme plochu klobouku z mm2 na m2:
Plocha = 3 mm2 * (1 m2 / 1000000 mm2) = 0,000003 m2
Nyní vložíme hodnoty do vzorce:
Tlak = 10 N / 0,000003 m2 ≥ 3333333,33 Pa
Tlak kladiva při úderu hřebíkem o síle 10 N A ploše klobouku 3 mm2 je tedy asi 3333333,33 Pa.
Kladivo, hřebík a tlak: základní pojmy
K určení tlaku je třeba znát sílu, kterou kladivo na hřebík vyvíjí, a povrchovou plochu, na kterou tato síla působí. V tomto případě se síla rovná 10 N (newtonům) a plocha klobouku hřebíku je 3 mm 2 (čtvercové milimetry).
| Síla (N) | Plocha (mm 2 ) | Tlak (Pa) |
|---|---|---|
| 10 | 3 | 3333.33 |
Při úderu kladiva na hřebík o síle 10 N A ploše klobouku 3 mm 2 je tedy tlak přibližně 3333.33 Pa (Pascal).
Vzorec pro výpočet tlaku kladiva
Tlak (P) je veličina, která určuje sílu na jednotku plochy. K výpočtu tlaku kladiva, které zasáhne hřebík, lze použít následující vzorec:
kde P je tlak, F je síla, a je plocha.
V tomto případě je síla kladiva 10 N (Newton) a plocha klobouku hřebíku je 3 mm2 (čtvercové milimetry). Před vložením hodnot do vzorce je nutné uvést plochu z milimetrů v metrech čtverečních:
A = 3 mm2 = 3 * 10 - ⁶ m2
Vložením hodnot do vzorce získáme:
P = 10 N / (3 * 10 - ⁶ m2)
Výsledkem bude hodnota tlaku kladiva vyjádřená v Pascalech (Pa), jednotce měření tlaku v mezinárodním systému jednotek.
Síla nárazu a tlak: vztah
Tlak, který vzniká při úderu kladiva na hřebík, závisí na síle nárazu a oblasti kontaktu s hřebem.
Nechť je síla nárazu 10 N A Plocha klobouku hřebíku je 3 mm2.
Tlak lze vypočítat pomocí vzorce:
tlak = síla / Plocha
Tím, že nastavíme hodnoty, získáme:
tlak = 10 N / 3 mm2
Převedeme mm2 na m2:
tlak = 10 N / (3 mm2 * 0.000001 m2)
tlak h3333333.33 Pa
Tlak kladiva při úderu hřebíkem o síle 10 N A ploše klobouku 3 mm2 je tedy asi 33333333.33 Pa.
Jaký je tlak při nárazu o síle 10 N?
Pro výpočet tlaku je nutné znát sílu, která působí na povrch, a plochu tohoto povrchu. Tlak se vypočítá podle vzorce:
Tlak = Síla / Plocha
V tomto případě je síla 10 N (Newton) a plocha klobouku hřebíku 3 mm2 (milimetry na druhou). Před výpočtem je nutné uvést plochu na velikost v metrech čtverečních, protože jednotky měření musí být stejné. Plocha klobouku hřebík v metrech čtverečních je 0.000003 m2.
Nyní můžete hodnoty vložit do vzorce:
Tlak = 10 N / 0.000003 m2
Při výpočtu získáme hodnotu tlaku 3 333 333,33 Pa (Pascal).
Tlak při nárazu hřebíku o síle 10 N A ploše klobouku 3 mm2 je tedy asi 3 333 333,33 Pa.
Příklad výpočtu tlaku při nárazu
Pro výpočet tlaku při nárazu je nutné znát sílu, se kterou kladivo narazí na hřebík, a také oblast čepice hřebíku, na kterou je kladivo zasaženo. V tomto příkladu je síla nárazu 10 N A Plocha klobouku hřebíku je 3 mm2.
Tlak lze vypočítat podle vzorce:
Tlak = Síla / Plocha
Plocha = 3 mm2 = 0.0003 m2
Vložením hodnot do vzorce získáme:
Tlak = 10 N / 0.0003 m2 = 33333.33 Pa
Takže při nárazu o síle 10 N na hřebík s plochou klobouku 3 mm2 bude tlak 3333.33 Pa.
Jak ovlivňuje oblast čepice hřebíku tlak?
Pokud vezmeme v úvahu sílu aplikovanou na hřebík během úderu kladiva, zůstává konstantní a v tomto případě se rovná 10 N. Při zvětšení plochy klobouku hřebíku však bude tlak, který kladivo vytváří, menší.
Pro názornost uvedeme následující příklad. Předpokládejme, že máme dva hřebíky se stejnou silou nárazu 10 n. první hřebík má plochu čepice 1 mm2 a druhý 3 mm2.
Vypočítáme tlak vytvořený kladivem pro každý hřebík:
- Pro první hřebík:
- Tlak = Síla / Plocha
- Tlak = 10 N / 1 mm2 = 10 N / mm2 = 10 MPa
- Pro druhý hřebík:
- Tlak = Síla / Plocha
- Tlak = 10 N / 3 mm2-3.33 N/mm2-3.33 Mpa
Jak je vidět z výpočtů, ačkoli síla kladiva je stejná, tlak generovaný kladivem na hřebík je nižší pro hřebík s větší plochou klobouku.
Plocha klobouku hřebíku tedy přímo ovlivňuje tlak vytvořený úderem kladiva. Čím větší je plocha klobouku, tím menší je tlak. To vysvětluje, proč se například hřebíky používají k upevnění materiálů, kde je důležité nepoškodit povrch.
Výpočet tlaku při nárazu s kloboukem o rozloze 3 mm2
Tlak určuje sílu působící na jednotku plochy. Pro výpočet tlaku při nárazu hřebíku o síle 10 N A ploše klobouku 3 mm2 je nutné použít rovnici:
Tlak = Síla / Plocha
Nahrazením známých hodnot můžeme vypočítat tlak:
Tlak = 10 N / 3 mm2 = 10 N / 0,003 m2 = 3333,33 Pa
Při nárazu hřebíku o síle 10 N A ploše klobouku 3 mm2 je tedy tlak 3 333,33 Pa.