Industriell styrka POGO STICK (1 / 27 steg)

Steg 1: Teori (för intresse bara: helt fornoter)

Syftet med en Hoppstylta är att hoppa så högt som möjligt... utan att bryta benen i processen. Detta innebär att din Hoppstylta måste göra två saker:

1. Spara så mycket energi som möjligt
2. Utan att förmedla för mycket kraft till dina ben

Hur mycket energi behöver du? Det beror på hur mycket du väger och hur högt du vill hoppa. Ekvationen är faktiskt ganska lätt:

Energi du behöver = (höjd du vill hoppa) x (din vikt)

Så om du väger 200 lbs och du vill hoppa tre fot (36 inches), behöver du 36 x 200 = 7.200 tum-pounds av energi.

Hur mycket energi en fjäder ger dig? Det beror på stelhet i fjädra (i pounds per tum) och den största deformationen av våren (hur mycket våren kan squished eller sträckt, i tum). Ekvationen är också ganska lätt:

Energi en vår ger dig = (0,5) x (stelhet) x (Max nedböjning)²

Så låt oss köp säga du en stor fjäder (som denna våren härdat stål jumbo komprimering våren, som är 12" lång och nästan 5" runt och kostar $31.21). Våren är beräknat för 875 pounds, så det ser lovande ut. Men låt oss göra beräkningen. Fjäderkonstant (dvs stelhet) är 127 pounds per tum. Den största deformationen är 6,9 tum. Det betyder att våren kan lagra 0,5 x 127 x 6,9² tums pounds eller 3,023 tums pounds av energi. Det är bara nog att studsa dig 15 inches hög, och det kommer att sätta 875 pounds av skada på fötterna när den gör så.

Vad är problemet här? Hur kan vi få mer energi utan att sätta ännu mer kraft på våra fötter? Nyckeln är i ekvationen för energi. Observera att den största deformationen är fyrkant. Det innebär att den största deformationen, inte styrkan på våren, är den viktigaste faktorn för att titta på.

Säg att du har två fjädrar. Våren är två gånger så stel som våren B, men våren B har två gånger den största deformationen av våren A. Som kommer att lagra mer energi? Svaret är att våren B kommer att lagra dubbelt så mycket energi. Varsågod, gör matten: energi A = 0,5 x 2 x 1² = 1; Energi B = 0,5 x 1 x 2² = 2. Detta är inte ett matematiska trick, är det sätt energilagring fungerar, och det är därför ett gummiband (med låg styvhet men massiv omläggning) studsar du mycket högre än en metall fjädrar, och det kommer att göra det med mycket mindre kraft.

KVALIFICERANDE anmärkning 1: Du kan faktiskt hoppa mycket högre än våren på din Hoppstylta studsar du. Detta är eftersom du hoppa: du lägger energin i dina muskler till energi under våren. Höjd beräknas i ekvationen är höjden att din Hoppstylta kunde studsa en rock. Du är en person med muskler, kommer att kunna studsa ännu högre.

KVALIFICERANDE anmärkning 2: gummiband inte följer våren ekvationen perfekt, eftersom när de sträcker sig, deras stelhet faktiskt ändras. Jag gjorde en hel del experiment (med hängande vikter utanför min balkong) men styvheten ändras inte alltför mycket. Du kan fortfarande använda den energi lagring ekvationen för att komma ganska nära.