Sprängkraft för kil vs friend

[GustavOh]

Intressant. Får en som glömt sin fysik göra en praktisk tolkning? Rätta om fel:

* Det är fel att generellt säga att kamkilar spränger mer än vanliga kilar?
* Kamkilar ger minst sprängverkan i parallella sprickor (eller??) och mest i [vadå?]
* Vid placering bakom känsliga flak, mm, använd kilen som "stopp" (dvs mot en kant) och inte som kil?

John

Punkt ett är jag osäker på... det man definitivt kan säga är att det är fel att förringa "vanliga" kilars sprängverkan.
Kamkilars sprängverkan beror på kammens vinkel i förhållande till sprickans vinkel (brant vinkel spränger mindre, men riskerar istället att halka). Givet samma kam spränger den minst i en ihopgående spricka och mest i en expanderande.
Vid känsliga placeringar är allt som hindrar kilen från att "kila vidare" bra. Kanter, kristaller etc... Priset är en mindre stabil placering.

 

[achtminus]

Intressant. Får en som glömt sin fysik göra en praktisk tolkning? Rätta om fel:

* Det är fel att generellt säga att kamkilar spränger mer än vanliga kilar?

Ja, ofta har kamkilar mindre sprängkraft än vanliga kilar.

* Kamkilar ger minst sprängverkan i parallella sprickor (eller??) och mest i [vadå?]

Nej, de ger mindre sprängverkan i kilformade placeringar. Och större sprängverkan ju mer beroende de är på att de expanderar (dvs ju mer felvänd sprickan är). Störst sprängverkan har de precis innan de halkar ut ur placeringen.

* Vid placering bakom känsliga flak, mm, använd kilen som "stopp" (dvs mot en kant) och inte som kil?

Precis!

Hopptestar eller funktestar man ytliga kilplaceringar, särskilt för småkilar, så lär man sig snabbt om kilens sprängverkan, och förstår varför man får rådet att låta bli ytliga placeringar i största möjliga utsträckning.

 

[Yakherden]

(Skäms lite just nu för att jag inte kan vara lite mer tvärsäker i det som framstår som elementa...)

Bii bopbopbop! Det är ICKE, och ska inte behöva vara elementära kunskaper för en klättrare, att förstå och kunna återberätta hela energiomvandlingskalkylen vid ett fall på diverse säkringar i diverse densitet för diverse bergart påverkad av siåsåmycketkorrosion gånger tiden/sträckan *mv^2blabla. De här grejerna ska förbanne mig vara utredda. Och den universella sanningen, som jag fått höra hela tiden (aldrig läst något som det Achtminus påstår) är att en Kam utverkar större sprängverkan än en kil, varpå kammar icke rekommenderas bakom för tunna flak.

@Achtminus: Du nämner ytliga placeringar i din förklaring, och det allmänna knowhowet (och det sunda förnuftet) säger ju att ytliga placeringar rippar lättare.
En ytlig kil ligger ju mot yttersta kanten (i regel den tunnaste) av ett flak, klart som tusan att benägenheten att rippa är större än en välplacerad kil djupt in?
Dessutom: Placerar du ofta Kammar i kilformade sprickor? D förstår jag om de rippar.
En optimal Kamplacering är i en parallell spricka, med anläggning på alla lober.

Överallt där dessa saker nämns och diskuteras utgår man från en optimal placering av diverse säkringstyg, varför inte här? En icke-optimal placering betraktas väl bäst som marginell hursomhaver.

Blir oehört bestört av detta, som tydligen bara nämns lite i förbigående i en annan tråd..

Och så det här med tvärställda kilar, det är ju också välgrundad knowhow, nu är det fel med då då eller?

Nu kan man fan lägga av med klättringen eller börja sola istället.

Eftersom du säger emot 30 år av vetenskap kring kamsäkringar, får jag nog dessutom be om inte en, utan minst tre tunga namn inom fysiken som backar upp dina fina handteckningar, när du behagar skrämma upp halva klättersverige med att deras kilplaceringar i själva verket varit kassa i alla år.

 

[Yakherden]

HIttade ett dokument som stöder Achtminus (till min ännu större bestörtning), dock icke undertecknat av tre ledande fysiker, men funnet på vår "egen" förbundssite.

http://www.klatterforbundet.se/pdf/sakerhet/artiklar/friends.pdf

Vad innebär detta, det verkar ju vara långt fler än mig som lever i tron om att kammar utverkar större sprängkraft än kilar?

Vidare så borde ju friktionskoefficienten hos en kilplacering vägas in, det gär den inte i vare sig dokumentet ovan, eller i Achtminus teori.

 

[Mezzner]

Jag har fortfarande inte ritat egen figur vilket brukar vara en förutsättning för att man ska komma nån vart.
Dock är min första intuitiva fundering hur kammens rörlighet innebär att den sitter fast i en kilformad spricka, på ett sätt som ger lägre normakraft i kontaktytan än vad en passiv kil gör.

*tänker högt*:
Kammen kan ju rimligen ge normalkraften genom att den helt enkelt tenderar att glida nedåt i sprickan som kilen - om det sker lättare än att loberna tenderar att vridas kring sina axlar. Om loberna däremot "roterar lättare" så sker istället detta, varvid kontakttrycket ökar så att glidning inte kan ske i kontakten mot klippan.

Det som gör att kilen eller kammen inte glider nedåt är dock just friktionskraften - om vi nu tänker oss att sprickans sidor ger efter vid samma kraft. (Man kan väl också tänka sig att klippan inte ger efter alls och att säkringen helt enkelt sitter kvar i just en kilformad spricka rent formbetingat, och då är det ju deformation av sprickan eller säkringen som ska till för att säkringen ska röras.)

Nåja, avseende sprängkraften så måste man väl tänka sig att säkringen glider genom att sprickan expanderar, och då är det väl friktionskoeffiecienten på materialen (typ samma för bägge säkringstyperna), samt normalkraften som gör att glidning och vidare expansion inte sker... Normalkraften beror på sprickans vinklar i båda fallen, men om kammens mekanism innebär att kammen har svårare att glida vidare såsom kilen, så beror det väl på att normalkraften ökar snabbare p g a mekanismen? Då glider inte kammen vidare och ger kilverkan, men ger istället normalkrafter som ökar snabbare p g a just sin mekanism.

Hm... jag tror fortfarande att Achtminus kan veta bättre, han har ju ritat figur, men jag blir lite fundersam över pilarnas riktning eller möjligen notationen när jag ser att normalkraften i kamfallet inte är normal utan riktad genom axeln (?) istället. Fast som sagt, det kanske är notationen som förvirrar mig, jag ser ju nu att det vinkeln mot normalen anges och att normalkraften i kilfallet kallas Kontaktkraft...

 

[mellpat]

Om jag också får tänka högt.

I teorin har en kil högre sprängverkan än en kam, åtminstone i en vertikalspricka som är långsamt avsmalnande nedåt (dragriktningen) men ej avsmalnande åt något håll i ett horisontellt plan (dvs. sprickan är inte "flared"). Men teorin bygger på att friktionskoefficienten är oberoende av normalkraften. Men i praktiken är den antagligen inte oberoende ... vid höga yttryck kommer nog antingen stenkristaller att tränga in i aluminiumkilens yta varvid kilen "hänger" i ett stort antal små kanter av stenkristall (ger minskad sprängverkan). Eller så kommer metallen att krossa ytskiktet på stenen så att kilen börjar rulla på "hjul" av sandkorn (ökad sprängverkan). Tror därför att endast experiment kan avgöra frågan. Resultatet kan antagligen variera med stenens art och kvalitet.

 

[Mezzner]

Istället för att inveckla mig i ytterligare logiska resonemang, så undrar jag:

Achtminus:
Normalkraften i kamkilsfiguren är ju inte en normalkraft eftersom dess vinkel mot kontaktytan inte är 90 grader. Det kan ju vara en notationsfråga snarare, men eftersom det står att friktionskraften är my gånger denna kraft, så ser det ju lite märkligt ut. I kontaktpunkten är det ju vidare ganska klokt att ha just en normalkraft eftersom en lob i kontakt med en plan yta enkelt kan redovisas i två kraftriktningar och det är ju främst friktionskraft och normalkraft. Normalkraften är ju f ö den enda kraftriktning i kontaktpunkten som inte är en funktion av my.

Hittade f ö detta http://en.wikipedia.org/wiki/Spring_loaded_camming_device som visar ett mer typiskt fall med parallella sprickor.

Rent generellt så stämmer det nog förresten att en kamkil vid en given sprickvinkel ger mindre sprängkraft eftersom man skulle kunna säga att mekanismen har en funktion som kan liknas vid att den ökar sprickvinkeln - det är ju därför den funkar i parallella sprickor. Och kil/sprickvinkeln är ju viktig för vilken sprängverkan man får p g a kilverkan.

Det som gör att man ändå brukar hävda att kammar har stor sprängverkan är väl då att man ofta använder dem i parallella sprickor och att sprängkraften i sen sådan placering är större än en normal kilplacering.

Sen är det ju också så att en parallelplacering måste ha viss friktion, medan en placering i en kilformad spricka kan fungera utan friktion. Då är det dock bara resultanten av normalkrafterna som håller kilen uppe.

 

[lobo2me]

åh, ja, den där "noirmalkraften" som inte är en normalkraft satte ordentligt med myror i mitt huvud..

å rita bilder, å wikipedia, å massa spreadsheets, men nu tycker jag att jag förstår:

det känns som att achtminus resonemang är både rätt och fel.

rätt, därför att kammen skapar en egen angreppsvinkel som gör att den relativa kilformen av sprickan förstärks genom att kamvinkeln adderas till sprickväggarnas vinkel.

en kam behöver alltså en spricka som utvidgar sig med lika mycket som kamvinkeln för att kammen ska uppleva den som parallell (och glida ur)

så en kam behöver inte "ta i" lika mycket som en kil för att utveckla nog kraft för att sitta kvar, kan man säga - den upptriktade kraften får en "virtuell" vinkel pga kamvinkeln, medan friktionskraften naturligtvis beror på den normala normalkraften i den normala sprickvinkeln.

fel, därför att den utvidgande kraften i en kam inte beror lika mycket av friktionskoefficienten som den utvidgande kraften en kil utvecklar.

en kam kan öka sitt kontakttryck (genom att expandera) utan att behöva glida mot underlaget, medan en kil måste röra sig, under friktion, för att kunna trycka hårdare.

och en ren friktionsbetraktelse är bara möjlig för parallella, eller utvidgande sprickor.
i en avsmalnande spricka övergår det mer till en deformationshistoria.

därmed inte sagt att slutledningen att en kil kan ha minst lika mycket, eller mer, sprängkraft som en kam är oriktig, men det är inte självklart.

dock bör man vara vaksam mot såpade sprickor.

efter att i början av säsongen - till min dåvarande förvåning - ha hoppat sönder berget, istället för mina minsta peenuts, så räknar jag med icke försumbar sprängverkan både med kammar och kilar.

 

[Yakherden]

Tror att begreppet Friktion behöver utredas lite: en Kamkil är visst beroende av friktion, då kraften som håller kvar den i sprickan kallas friktionskraft. Och den har/får HÖGRE friktionskraft än i fallet med Kilen som kilar fast sig, dvs rör sig. I fallet med kilen har dragkraften överstigit friktionskraften, därför flyttar den sig. I kammens fall ökar friktionen med belastningen, dvs dragkraften.

Däremot undrar jag lite över det här med anläggningsyta, visst tusan måste det spela roll? Du får ju bättre grepp med dojjan på en svaplatta om du smearar, än om du trippar på tå?

 

[Mezzner]

Nånting som sitter fast kan göra det friktionsbetingat eller formbetingat eller bådeoch.
I en kilformad spricka sitter säkringen fast både form- och friktionsbetingat.

När det gäller ytans betydelse så saknar den enligt ideal friktionsteori betydelse, men som alla "vet" så stämmer inte det i alla lägen, exempelvis när det gäller gummit mot klippa eller asfalt.
Det är inte en myt att breda däck är bättre än smala i vissa avseenden.
Hur denna avvikelse från den ideala friktionsteorin ser ut ska vi nog inte gå närmare in på i den här tråden. Ideal friktionsteori är jättebra för de problemställningar/jämförelser det handlar om när det gäller kammar och kilar.

 

[Mezzner]

Apropå notationen så gjorde jag äntligen figur och fick förstås ett annat uttryck för den sökta normakraften mot klippan.
Men när jag äntligen läser innantill så ser jag ju att Achtminus nöjt sig med att visa att kraften riktad mot axeln på loben är mindre än normalkraften i kilfallet. Vidare inses ju lätt att normalkraften i kamfallet alltid är mindre än den nämnda kraften mot axeln.

Det är i Achtminus fall mycket enklare att jämföra uttrycken för "Nk" resp "Nf" eftersom dessa uttryck för ickematematikern går att rangordna. Matematiker ser säkert vilket som är störst av de "korrekta" normalkraftuttrycken också, men nu var det ju inte ett matematikerforum detta...

Jag reserverar mig mot notationen eller begreppet normalkraft så som det användes, men böjer mig för att det räcker med att jämföra de krafter som jämförs i figuren...

 

[lobo2me]

Tror att begreppet Friktion behöver utredas lite: en Kamkil är visst beroende av friktion, då kraften som håller kvar den i sprickan kallas friktionskraft. Och den har/får HÖGRE friktionskraft än i fallet med Kilen som kilar fast sig, dvs rör sig. I fallet med kilen har dragkraften överstigit friktionskraften, därför flyttar den sig. I kammens fall ökar friktionen med belastningen, dvs dragkraften.

Däremot undrar jag lite över det här med anläggningsyta, visst tusan måste det spela roll? Du får ju bättre grepp med dojjan på en svaplatta om du smearar, än om du trippar på tå?

friktion är ju väldigt magiskt - finns den t.ex. alls om saker inte rör på sig?
den är väl inte direkt konstant - eller ens linjär - ens när den existerar, heller.

så att det blir bättre grepp med mer sula i beror rimligtvis mer på "formbetingning" än friktion - normalkraften blir ju bevisligen mycket större på tå eftersom det är samma kraft koncentrerad på en mindre yta, så friktionsresonemanget håller ju inte.
(förutsatt att man tar exakt samma belastning på händerna i båda fallen, vilket förmodligen, i praktiken, varierar)

när man väl glider, så kan man ju känna att sulan möter mindre motstånd än tån.