Domanda:
La scienza della lacerazione delle maniglie dei sacchetti di carta
Fine Man
2017-03-16 03:20:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mia madre è tornata da un mercato che insacca i prodotti in sacchetti di carta con manici, e mi ha chiesto di spostare le borse dal bagagliaio dell'auto a casa. Essendo l'umano pigro che sono, ho appeso alcune borse su ciascun braccio in modo da poter ridurre il numero di viaggi avanti e indietro. Mentre stavo camminando verso la porta d'ingresso, le maniglie di una borsa si strapparono e la borsa precipitò sul pavimento di cemento. Un barattolo di vetro di peperoni era stato frantumato in un milione di piccoli pezzi. Come ci si potrebbe aspettare, mia madre era furiosa. "Sei così pigro! Se non ne avessi appesi così tanti al braccio, i peperoni e il loro barattolo sarebbero rimasti intatti!"

Non sono d'accordo, ecco perché ...

Scenario Lazy

enter image description here

Scenario Peppers

enter image description here

Conclusion

Nota che la borsa A avrà $ N_A $ su di essa indipendentemente dall'esistenza della borsa B. Certo, il mio braccio aveva $ N_A + N_B $ ($ > N_A $), ma non era la cosa che si è rotta. Quindi, concludo, che lo strappo della borsa era inevitabile e che il destino dei peperoni è stato scritto da qualcuno diverso da me (ad esempio: il produttore non ha messo abbastanza colla per gestire il peso previsto, il cassiere ha messo più peso del permesso, ecc. ).

Il mio ragionamento è corretto? O mi sto perdendo qualcosa che dimostri che sono colpevole?

Per sacchetti sferici sottovuoto che potrebbe essere corretto ...
Penso che questo non sia un problema fisico, ma psicologico.Quando hai posizionato più borse su un braccio, sono successe due cose.Eri eccessivamente concentrato sulla tua abilità nell'impilare le borse ed eri meno consapevole di ciò che stava accadendo alle singole borse, compresa quella che si è strappata.Di conseguenza, non sei stato in grado di rispondere abbastanza rapidamente e di salvare i peperoni!BTDT.
a prescindere - la borsa si è lacerata distruggendo la spesa, il negozio di alimentari probabilmente la sostituirà senza fare domande - riprendi il tuo barattolo di peperoni e qualsiasi altra spesa rovinata e richiedine una sostituzione.
@AaronHall - Nah, non mi sono piaciuti molto quei peperoni, comunque.:)
@Jim È un problema di ingegneria.Dove i modelli semplicistici si trovano faccia a faccia con il mondo reale e se ne vanno con un occhio nero.
@FineMan Forse ti piaceranno di più le sostituzioni!
D'accordo con @Jim qui.Portare solo una borsa alla volta, o forse una borsa in ogni mano, ti avrebbe dato la possibilità di * sentire * quella maniglia strapparsi, intraprendendo un'azione appropriata (come, ad esempio, abbassare rapidamente ma in modo non distruttivo la borsa a terra).Poi di nuovo, tua madre avrebbe potuto lasciare un margine di errore abbastanza ampio invece di caricare le borse fino a (oltre?) Capacità.E come conclusione, il segreto di un insieme armonico è di non insistere sul colpevole / non colpevole, ma per consentire errori e fare ammenda ...
Basta non usare le maniglie sui sacchetti di carta.Trasportali come se non avessero maniglie, sostenendoli da sotto.Chiunque abbia progettato queste stupide borse dovrebbe scusarsi con tua madre.
@DevSolar e MobyDisk - Penso che stiamo divagando;la mia domanda riguardava la fisica delle borse multiple rispetto a quelle singole, non come avrei potuto prevenirlo.
Ebbene, hai chiesto del senso di colpa, mettendolo un po 'oltre il regno della fisica "pura".Ma sì, stiamo divagando.;-)
@DevSolar - Sì, immagino di aver espresso male la domanda.Potrei modificarlo più tardi.
Sì, un verdetto di colpevolezza anche da parte mia.La risposta di @sammy gerbillo lo spiega molto bene.
Cinque risposte:
#1
+69
sammy gerbil
2017-03-16 09:00:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Penso che tu sia colpevole. La commessa (o tua madre) è riuscita a caricare le borse in macchina senza che le maniglie si rompessero. Probabilmente non hanno provato a trasportare molte borse contemporaneamente.

Se appendi le borse a un'asta con una distanza sufficiente tra loro in modo che ogni maniglia penda verticalmente, le maniglie sopportano solo il peso del contenuto della borsa.

Tuttavia, penso che probabilmente hai tenuto le borse in ogni mano invece di appenderle al braccio esteso (che richiederebbe uno sforzo enorme) o a un palo (che è improbabile che sia stato a portata di mano, e sei troppo pigro per guardare per uno). enter image description here Quando le borse pendono dallo stesso punto, la tensione $ T $ nelle maniglie delle borse esterne è maggiore del peso $ W $ della borsa, a causa dell'ampio angolo $ \ theta $ che la maniglia fa con la verticale. La forza verticale $ T \ cos \ theta $ fornita dalla maniglia deve essere uguale al peso $ W $ del contenuto del sacco; la forza orizzontale $ T \ sin \ theta $ è bilanciata dalle forze di contatto $ N $ tra le borse.

Se le borse piene sono larghe, le maniglie delle borse esterne saranno ad un ampio angolo $ \ theta $ rispetto alla verticale, richiedendo una grande forza $ T = \ frac {W} {\ cos \ theta} $. Questa forza tende all'infinito quando la maniglia diventa orizzontale $ (\ theta \ to 90 ^ {\ circ}) $. È molto più probabile che le maniglie più esterne si rompano rispetto alla maniglia più interna $ (\ theta = 0 ^ {\ circ}) $.

Edit 1

Lo scenario n. 1 nella risposta di RowanC può essere analizzato allo stesso modo. Supponendo che la parte superiore delle borse abbia una forma trapezoidale, si estendono in un arco, con la borsa centrale che sostiene parte del peso delle borse esterne.

enter image description here

Bilanciando le forze su tutte e 3 le borse otteniamo $ T_2 + 2T_1 \ cos \ theta = 3W $. Bilanciando le forze sulle borse esterne otteniamo $ 2T_1 (1- \ cos ^ 2 \ alpha) = W $ poiché $ \ theta = 180 ^ {\ circ} -2 \ alpha $. Quindi $ T_2 (1- \ cos ^ 2 \ alpha) = (4-5 \ cos ^ 2 \ alpha) W $.

  • Se $ 2 (1- \ cos ^ 2 \ alpha) \ lt 1 $ allora $ T_1 \ gt W $ - le buste esterne sopportano più del proprio peso.Questo accade per $ \ alpha \ lt 45 ^ {\ circ} $.
  • Se $ 2 (4-5 \ cos ^ 2 \ alpha) \ gt 1 $ allora $ T_2 \ gt T_1 $ - la borsa centrale ha un peso maggiore di quella esterna.Questo accade quando $ \ alpha \ gt 33.2 ^ {\ circ} $.

Un'analisi più approfondita potrebbe bilanciare la coppia su ogni borsa.

Anche quando ne appendi uno o più sull'avambraccio, di solito sono ancora uno contro l'altro in modo che ogni borsa non sia più appesa verticalmente e questo tipo di analisi è rilevante.
Inoltre, fatica materiale.
Ho fatto molte osservazioni aneddotiche che supportano anche questo.Quando ho avuto dei sacchetti di carta strappati, è quasi sempre quello con la maggior angolazione sul manico.L'altra cosa da aggiungere a questa risposta è che non è solo una questione di grandezze di forza più elevate;è molto più facile strappare un pezzo di carta partendo da un punto piuttosto che separarlo semplicemente: se le maniglie sono ad angolo, lo stress non è più distribuito uniformemente nel punto di attacco della maniglia (come le borse sono state progettate per) o sulla maniglia stessa.Potrebbe facilmente aprire una lacrima e una volta che inizia, è finita.
Altrettanto rilevante è che il più esterno dei due manici di ogni borsa sosterrà quasi tutto il peso.Non porterei mai borse con manico di carta come questa!
Un altro punto pratico è che gli oggetti freddi o che perdono nelle borse sono una fonte di umidità, che cade e indebolisce il fondo della borsa.(Non sono sicuro che questo sia ciò che DevSolar ha in mente.) Tuttavia, l'OP dice che una maniglia non è riuscita, non il fondo della borsa.
@JasonC Buon punto sul punto di attacco.Se le maniglie fossero attaccate a una parete solida, l'attacco fallirebbe per una forza minore se tirato ad angolo (massimo effetto antiparallelo a 180 gradi) rispetto a quando fosse tirato parallelamente (o gradi).Tuttavia, penso che con i sacchetti di carta la borsa si piegherebbe e manterrebbe l'attacco e la maniglia allineati.
@sammygerbil Bene, vedi, questo fa parte della debolezza lì.Quando il sacco inizia a piegarsi e sgualcirsi, la forza non si distribuisce più uniformemente sulle fibre di carta.Quel punto di piegatura è dove spesso inizia lo strappo.Oh, e un altro punto di fallimento è se le maniglie sono incollate (come le borse Whole Foods, che dicono anche sul lato "tirare le maniglie verso l'alto, non verso l'esterno") - qui si ottiene un po 'di debolezza se si applica troppa forza perpendicolare alla collaaereo, ad esborse che oscillano o la maniglia si attorciglia.Fwiw, i manici della borsa Whole Foods sono ... sorprendentemente resistenti.Ho appena provato, lol - il 100% dei fallimenti era di colla.
(Anche la distribuzione di cose nella borsa ha un effetto, come se fosse sbilanciata, o ci sono oggetti di grandi dimensioni che tengono la borsa un po 'aperta; tutto questo può rendere le maniglie meno in grado di sopportare determinate forze sfortunate.strano, questa domanda è molto più interessante di quanto sembri a prima vista, ah.)
#2
+62
Cort Ammon
2017-03-16 03:34:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Il corpo umano è un potente sistema complicato. Le forze coinvolte non sono semplici forze statiche ma dinamiche che vengono costantemente regolate mentre cammini.

Quando fai un passo, usi il tuo corpo per attutire il colpo come un ammortizzatore. Questa ammortizzazione riduce la forza massima subita dalla borsa. Se sei più bravo nell'ammortizzare, è meno probabile che strappi la borsa.

Empiricamente, gli esseri umani sono più bravi a mantenere questa ammortizzazione per carichi più leggeri. Man mano che i carichi aumentano, iniziamo a utilizzare movimenti più drastici per cercare di mantenere le borse al loro posto e questi movimenti possono portare a più forze.

Molto probabilmente hai fatto un passo, atterrato con un bel po 'di forza (stai trasportando un carico) e non sei riuscito ad assorbire adeguatamente lo shock. Probabilmente hai anche eseguito inconsciamente una correzione mentre cercavi di recuperare, il che spesso applica molta più forza dello shock originale.

Detto questo, la colpa non può essere provata. Se eri un esperto di arti marziali o un ballerino, potresti aver imparato a muoverti con una quantità minima di shock. In tal caso, le borse potrebbero aver sentito poche o nessuna forza dinamica, in linea con la tua tesi secondo cui la borsa era condannata fin dall'inizio.

È probabile che l'ammortizzatore sia orientato in una direzione non in linea con la gravità, dato il modo in cui le maniglie sono spesso fissate alla borsa.
* Man mano che il carico aumenta, iniziamo a usare movimenti più drastici per cercare di mantenere le borse al loro posto. * Dubito che questo sia vero.Penso che le forze dinamiche su ciascuna maniglia non saranno maggiori quando si trasportano più borse contemporaneamente rispetto a quando si trasporta una singola borsa.Quando porto molte borse, o borse pesanti, istintivamente mi muovo più lentamente, facendo passi più piccoli.Se le borse iniziano a oscillare mi fermo per riprendere il controllo, magari abbassandole anche a terra.Non continuo e compenso eccessivamente come suggerisci.
#3
+9
RowanC
2017-03-16 08:55:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Penso che ci siano due cose che accadono quando porti più di una borsa per mano:

  1. C'è una forza maggiore (rete) verso il basso sulle borse interne, poiché le borse esterne vengono forzate attorno ad un arco dalla tua mano a causa delle collisioni con le borse interne (e la forza che le tiene lontane dalla linea centrale, viene trasferitaai sacchetti interni - la forza orizzontale viene eliminata (anche se se il pane è nel sacchetto centrale, verrà schiacciato), ma la forza verticale sui sacchetti interni viene aumentata).
  2. Nelle borse esterne, le maniglie sono progettate per sopportare la forza sul piano della carta, ma poiché le maniglie sono tenute alla stessa angolazione nella mano, ma le borse sono 'piegate', la forza non è piùin questo piano, aumentando lo stress alle giunture del manico al sacco (soprattutto se si forma una piega vicino al bordo del manico).

Prevedo che una borsa interna, ma non la più interna, sia stata quella che si è rotta, in cui entrambi i fattori sopra hanno avuto un ruolo.

+1.Punto # 2 In particolare ho molta esperienza aneddotica.
Concordato su # 2.Le borse di Trader Joe sono incredibilmente forti ... finché non applichi la forza ad angoli strani, e poi diventano kaput.
#4
+4
freecharly
2017-03-16 03:45:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Cort Ammon ha ragione.Si potrebbe aggiungere che quando un essere umano trasporta un carico su una maniglia debole, riduce al minimo con sottili contromovimenti le forze inerziali che vengono esercitate sulla maniglia a causa dei movimenti di deambulazione oltre al peso del carico.Questo è ovviamente più difficile da fare per più di un carico.

Quindi tua madre ha ragione nel rimproverarti!

#5
+3
JDługosz
2017-03-17 23:45:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Se trasportassi una sola borsa, saresti più in sintonia con lo stato di quella borsa.Ciò potrebbe includere sostenere il peso della borsa dal basso con l'altro braccio.Quando hai notato per la prima volta che la maniglia inizia a strapparsi (cosa che potresti in questo caso) potresti spingerla rapidamente contro il tuo corpo per abbracciarla e fermare lo strappo o prenderla prima che cada.

Peccato che Mythbusters non sia più in circolazione.Sembra qualcosa che potrebbe fare qualche youtuber, dopo quello stile.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
Loading...