Una bala hace un agujero pero una piedra rompe el cristal

Considere una bala disparada hacia un panel de vidrio. Salvo ligeras grietas, crea un agujero relativamente limpio en el vidrio. Por otro lado, cuando se proyecta una piedra hacia el mismo cristal, se observa que el cristal se rompe inmediatamente.

He buscado y buscado una respuesta convincente e incluso existe la misma pregunta en el sitio web "Foro de física". Sin embargo, ninguna de las respuestas es satisfactoria. Algunos dicen que esto se debe a la mayor inercia del vidrio contra la bala en comparación con la menor inercia de la misma contra el. Otros parecen estar de acuerdo en que se debe al mayor impulso (y al menor tiempo) de la bala.

¿Cuál es la explicación correcta para esto?

Gracias por tu pregunta, Kaumudi. Nota: (1) La misma pregunta ya aparece en Physics SE: ¿Puede una bala disparada a través de un vidrio hacer un agujero limpio? . Compruebe si hay duplicados antes de publicar su pregunta. (2) Simplemente decir "ninguna de las respuestas son satisfactorias" no es útil. ¿De qué manera "no satisfacen"? Esperamos que dé razones basadas en principios físicos.
Por cierto, el impulso y la inercia son lo mismo. Entonces, mayor impulso y mayor inercia son la misma razón para la ausencia de grietas.
No son satisfactorios porque no abordan ese aspecto del problema al que me enfrento al comprender esta situación, que es que no entiendo esto en términos de inercia. (Ya verifiqué la pregunta que ha vinculado, pero las respuestas abordan la estructura del vidrio y no la física de la pregunta). ¿Y cómo es la cantidad de movimiento y la inercia lo mismo?

Respuestas (2)

Tan pronto como un objeto impacta con otro, una onda de presión comienza a propagarse: esta onda "le dice al objeto" que ha sido golpeado.

Ahora, el valor máximo de la tensión es una función de la velocidad a la que se comprime el vidrio y de la velocidad a la que se mueve el vidrio. Si una región a corta distancia "todavía no sabe" sobre el desplazamiento del vidrio en el punto de impacto, entonces hay una fuerte cizalladura/curvatura local en el vidrio. Cuando esta tensión excede los límites del material (vidrio) se fracturará. Dado que la bala viaja muy rápido, la onda no ha viajado muy lejos en el vaso y todo el desplazamiento está en una región muy pequeña.

Por el contrario, una roca grande que golpee lentamente el vidrio provocará la deflexión de toda la superficie antes de que la tensión local sea muy grande. Esto da como resultado el almacenamiento de energía elástica en toda la placa, y una vez que se inicia una fisura (en el punto de máxima tensión efectiva: la tensión real posiblemente amplificada por un factor de concentración de tensión como una pequeña fisura en la superficie u otra discontinuidad) se propagará por toda la superficie. medio estirado (a medida que la punta de la fisura se convierte en un concentrador de tensiones, se propagará hacia regiones de menor tensión).

La propagación de grietas se detiene cuando la grieta llega a una región con energía elástica almacenada insuficiente. En el caso de la bala, la región donde la tensión tuvo tiempo de acumularse es pequeña.

En resumen, los factores a tener en cuenta son:

  1. El tiempo para alcanzar suficiente estrés de impacto nocturno
  2. La velocidad de propagación de la onda de tensión en el vidrio.
  3. La velocidad de propagación de la grieta
Wow, entonces, ¿no tiene absolutamente nada que ver con la inercia? Me doy cuenta de que las propiedades del vidrio que hacen que la onda viaje rápido/lento se deben a la inercia, pero ¿no es posible explicar esto únicamente en términos de inercia?
¿Qué es la inercia sino la respuesta a la fuerza? La propagación de ondas tiene que ver con la inercia, pero en este caso específicamente con cuánto "sabe" el vidrio sobre el impacto. Cuando tenga algo de tiempo, agregaré a la respuesta: hay otro hecho interesante sobre la dirección del estrés (que indirectamente se relaciona con la inercia).
Bueno. Este ejemplo se usó como una aplicación de la primera ley de Newton en mi libro de texto. ¿Puedes explicar porque?
Mi libro de texto lo explica así: "La velocidad de la bala es muy alta. Debido a su gran inercia de movimiento , corta un agujero limpio a través del vidrio. Cuando se lanza la piedra, su inercia es mucho menor, por lo que no puede atravesarlo". el cristal". ¿Qué quieren decir con esto? Por favor ayuda.
Creo que quieren decir "cuando la bala toca el vidrio, no se desacelera mucho, sino que continúa para poder hacer un agujero". Pero en realidad eso es una simplificación de los procesos, porque una roca muy pesada también "sigue adelante" (si el producto de la masa y la velocidad para los dos es el mismo). Entonces todo se reduce al tiempo de subida de la tensión, la propagación de la tensión y el inicio de la fisura. Lo cual no es tan simple como el libro lo hace parecer.

Esto se debe a que el impulso de la bala es menor que el de la piedra. j = F d t . Pero, en el caso de una bala, el dt es muy pequeño debido a su gran velocidad. Por lo tanto, puede impartir su impulso a solo un área pequeña, creando así un agujero limpio. Pero la piedra tiene una velocidad mucho menor que la bala. Por lo tanto, dt es mayor. Obtiene más tiempo para impartir su impulso y eso también en un área más grande. Esto rompe el cristal.

Oh, ¿esto no tiene absolutamente nada que ver con la inercia del vidrio?
Una bala hace un agujero pero una piedra rompe el cristal
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