home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / sci / space / 18329 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-12-29  |  6.9 KB  |  145 lines

  1. Newsgroups: sci.space
  2. Path: sparky!uunet!usc!cs.utexas.edu!swrinde!zaphod.mps.ohio-state.edu!cis.ohio-state.edu!news.sei.cmu.edu!fs7.ece.cmu.edu!crabapple.srv.cs.cmu.edu!roberts@cmr.ncsl.nist.gov
  3. From: roberts@cmr.ncsl.nist.gov (John Roberts)
  4. Subject: Re: Acceleration
  5. Message-ID: <C004n1.4sK.1@cs.cmu.edu>
  6. X-Added: Forwarded by Space Digest
  7. Sender: news+@cs.cmu.edu
  8. Organization: National Institute of Standards and Technology formerly National Bureau of Standards
  9. Original-Sender: isu@VACATION.VENARI.CS.CMU.EDU
  10. Distribution: sci
  11. Date: Tue, 29 Dec 1992 03:34:57 GMT
  12. Approved: bboard-news_gateway
  13. Lines: 130
  14.  
  15.  
  16. -From: prb@access.digex.com (Pat)
  17. -Subject: Re: Acceleration
  18. -Date: 27 Dec 92 18:04:22 GMT
  19. -Organization: UDSI
  20.  
  21. -In article <1992Dec22.220405.26976@wuecl.wustl.edu> gene@wucs1.wustl.edu (_Floor_) writes:
  22. ->In article <BznC82.74x.1@cs.cmu.edu> roberts@cmr.ncsl.nist.gov (John Roberts) writes:
  23. ->] That applies to things that are somewhat resiliant (like humans with their
  24. ->] limbs not locked), because if deformation continues throughout the period
  25. ->] of acceleration, then the entire body is not really subjected to the full
  26. ->
  27. ->Hmmm...you think maybe rigidity has something to do with this?
  28. ->If something is rigid, it is much more likely to break than something
  29. ->flimsy, which will bend.  Electronics certainly canot be built in
  30. ->a manner that will bend. Any flexing of the probe would have to
  31. ->be somehow accounted for in the design.
  32.  
  33. -Certainly electronics can be built to be flexible,  it's just what degree
  34. -of flexibilty you desire.  Flex is a stress/strain relationship.
  35. -Steel is flexible, rubber is rigid.  you just need to define these terms
  36. -first.  besides, if you build with amorphous materials,  you can get
  37. -quite a flex out of silicons.
  38.  
  39. Are the solar panels of HST made of amorphous silicon? They were rolled up
  40. very tightly before deployment.
  41.  
  42. Something that didn't get adequately covered in the previous posts: in both
  43. mechanical and electrical systems, there's a significant difference between
  44. *being able to survive* a period of high acceleration or intense vibration,
  45. and *continuing to operate* during that period. The hard disk drives in the
  46. laptop computers used in the Shuttle generally survive the vibrations of the
  47. launch, but they're not expected to run during that time. If an electrical
  48. system uses spring-loaded contacts, an intense shock may cause the contacts
  49. to open momentarily. I just got some literature from a company at the
  50. Technology 2002 conference that makes metal-on-silicone contacts that are
  51. rated for 50 G - there may be other kinds of contacts for more demanding
  52. situations. Come to think of it, the components I'd worry about the most are
  53. the oscillators - anybody know if it's possible to make quartz crystal
  54. oscillators sturdy enough to continue working under an acceleration of
  55. thousands of gravities?
  56.  
  57. -and i believe the designers understnad the material characteristics
  58. -of their probes quite well.
  59.  
  60. I'm inclined to agree - the Galileo atmospheric probe's designers must have
  61. considered acceleration and vibration in their design.
  62.  
  63. ->] But other than that, and factors such as prolonged stress on human hydraulic
  64. ->] systems, the greater problem can be with rapid changes in acceleration, which
  65. ->] are of course associated with short bursts of acceleration. (I believe the
  66. ->] usual term for the time derivative of acceleration is "jerk".) These rapid
  67.  
  68. -Actually,  i think the term is Impulse.
  69.  
  70. You inspired me to look it up in a reference book:
  71.  # impulse [MECH] the integral of a force over an interval of time.
  72.  # jerk [MECH] the rate of change of acceleration; it is the third derivative
  73.      of position with respect to time.
  74.  
  75.  (from the McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms, 1989)
  76.  
  77. ->You're joking me if you think the Galileo probe will experience constant
  78. ->deceleration. There's going to be buffeting worse than we could imagine,
  79. ->I imagine (:-). Especially at speeds many times that of sound (which I'm
  80. ->sure will be different for the Jovian atmosphere)! So you're point is
  81. ->very applicable. Experiencing this jolting for milliseconds (as per
  82. ->a dropping watch) may not cause any damage. But if you dangled the watch
  83. ->from the ceiling and proceeded to place a jackhammer at its face,
  84. ->slamming into its face for a couple of minutes, liklihood is that
  85. ->the watch will no longer function! Ditto for an atmospheric probe.
  86. ->That thing is going to get one whale of a beating. You've helped me
  87. ->emphasize my point even more! Thanks :-)
  88.  
  89. -Hopefully this kid will take a physics class.
  90.  
  91. -I think he is mistaking  Work with Force and energy.
  92.  
  93. I think he's introducing the concept of cumulative damage where it might
  94. not be applicable. If the magnitude of the forces and the margins of the
  95. design are such that there is some cumulative damage (i.e. fatiguing of
  96. components that flex slightly), the system could still be designed so that
  97. it's likely to survive days or months of such conditions. That's another
  98. design parameter that can be tested prior to launch.
  99.  
  100. -Work is force through a distance,  Energy is work*time, Force is mass*Accel
  101. -( boy i hope i got these right :-) )
  102.  
  103. You got work and force right, but energy is power * time. Energy is the
  104. generic term, while work, heat, etc. are alternate ways of expressing it.
  105. They can all be expressed in the same derivative SI units (joules, for 
  106. instance). Power is energy (work, heat flow, etc.) divided by time.
  107. Joules are kg * m^2 / s^2. Watts (power) are kg * m^2 / s^3.
  108.  
  109. It should be noted that in some calculations, "per unit time" or "per unit
  110. area" or "per unit mass" is taken for granted, and is implicit in the 
  111. expression of the problem. That's just a shorthand notation, to avoid having
  112. to carry the units through all the calculations.
  113.  
  114. -It takes energy to achieve a momentum change.
  115.  
  116. -A probe has high momentum hitting atmosphere.  it gets  a high acceleration,
  117. -on a small mass.  not a lot of force,  exerted through several miles of
  118. -atmosphere,  for a few minutes.
  119.  
  120. -I think the kid is missing the fact that while the accelerations of dropping 
  121. -a watch and hitting it with a sledge are the same, the work products are significantly  different.  
  122.  
  123. If you smash the watch between two objects, then college-freshman-type
  124. mechanics is no longer a good way to describe the system. All sorts of 
  125. complex materials properties start to come into play.
  126.  
  127. -Try this.   drop a timex.  work out the acceleration.
  128.  
  129. You have to make a guess at the degree of deformation, which is very
  130. nontrivial. If you assume no deformation, then the peak acceleration
  131. comes out infinite.
  132.  
  133. -Now,  hang the timex from a string.   Let a pendular mass strike it, at low spe
  134. -ed.  work out the acceleration.  keep increasing the mass and speed.
  135. -continue until the timex dies.   I suspect you will be surprised at how
  136. -high you can go.  
  137.  
  138. Same problem. You might be able to work out a lower limit for peak 
  139. acceleration, accepting that the peak is probably *much* higher than
  140. this lower limit.
  141.  
  142. John Roberts
  143. roberts@cmr.ncsl.nist.gov
  144.  
  145.