¿Cómo describo y calculo el efecto de un objeto impactante?

Mi laboratorio estudia la fisiología de las lesiones por impacto en tejidos biológicos. Utilizo un cilindro neumático para infligir daño a una muestra biológica y luego evalúo los cambios moleculares y fisiológicos en ese tejido. Es el primer paso para tratar de comprender la fisiopatología de la lesión cerebral traumática. Entonces, tengo la masa de los componentes móviles internos del cilindro (la varilla y el cuerpo del pistón = 25 gramos) y tengo la velocidad de estos componentes móviles (llamémosla 10 m/s). También tengo la muestra y el cilindro configurados para que el desplazamiento total sea de 5 mm. La muestra se asienta sobre una almohadilla de espuma. Parte de este desplazamiento está representado por la compresión de la muestra, pero en su mayor parte la muestra acelera y desacelera rápidamente a través de este desplazamiento de 5 mm.

La mayor parte de la literatura relacionada simplemente informa la velocidad del impacto. Sin embargo, sé suficiente física para saber que la velocidad es solo una parte de la física del impacto. Entonces, mis preguntas:

  1. Coloquialmente, uno podría preguntarse cuál es la fuerza impartida sobre el tejido. Pero, ese podría no ser el término correcto. ¿Cuál es la mejor manera de etiquetar el efecto del cilindro en el tejido? ¿Fuerza es correcta? ¿Sería energía cinética? Solo estoy tratando de encontrar la descripción más informativa/precisa del efecto del cilindro en el tejido.

  2. Entonces, ¿cómo calculo eso (sea lo que sea: fuerza, KE, ...)?

Creo que en medicina forense es común usar energía cinética cuando se habla de trauma. k mi = 1 2 metro v 2 Creo que este tipo de tejido frente a daño tendría pruebas y criterios comunes para la caracterización, ya que el área de superficie, el tipo de tejido, la velocidad y la masa juegan un papel en la simulación de cualquier evento que esté tratando de duplicar.
La energía depositada por unidad de volumen o la energía depositada por unidad de masa es probablemente la forma correcta de pensar al respecto. Tenga en cuenta que la densidad de energía (J/m 3 ) y presión (N/m 2 ) tienen las mismas unidades.
La tensión máxima del tejido sería el objetivo final al describir la situación.

Respuestas (1)

Si lo que interesa es el daño mecánico justo después del impacto, y no la recuperación, le interesa lo que se siente localmente a escala de una sola celda, por ejemplo.

Entonces, las cantidades que puede querer calcular también son locales: por ejemplo, la energía disipada en el tejido por unidad de volumen. La energía disipada en la muestra es la energía cinética del sistema de pistón en el momento del impacto, menos la que absorbe la almohadilla de espuma. Primero debe medir cuánto absorbe la almohadilla de espuma, una forma simple es ajustar su sistema de pistón para lograr la misma deformación de la almohadilla de espuma sin muestra en la parte superior.

Esta energía es la energía total que la muestra tiene que disipar, pero es muy probable que la dinámica también desempeñe un papel, una tasa de disipación de energía probablemente sea relevante.

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