Что будет, если в унитаз поезда на полном ходу бросить лом?

высота днища электровоза над железнодорожным полотном составляет всего 50 см
длина лома 1,5 метра
от полотна до балок еще 20 см, высота железобетонных балок еще 20 см
Однако, от пола, где сделана дырка унитаза до "земли" вообщем-то примерно полтора метра. Возьмем большой лом, метра 2,5, чтобы не обломаться, что он просто провалится...
таким образом, в зависимости от скорости падения и момента скидывания лома первая стыковка лома и земли произойдет на высоте примерно половины лома, что нам и надо.
Максимальная нагрузка, Hьютонов :на изгиб 1500-1490 ударная 6982
Но это если сгибание производить медленно.
Надо смотреть хрупкость, точнее прочность изделия
Примерное значение около 300МПа (300 Мега Паскаль)
Если ударная нагрузка будет много больше, то лом сразу сломается.
Если в районе 200-500 то лом будет крошить железобетонные балки и гнуться.
есть у лома достаточный упор? дырка широкая (по сравнению с ломом), ему есть куда наклоняться... значит в реале опять же просто выскочит под наклоном после первого-второго удара(который будет не сильным, ведь жесткого крепления нет)
ну, для интереса опять же, возьмем узкую канализационную трубу длиной не менее тридцати сантиметров выполненную из толстой (сантиметров 50) стали, жестко укрепленную к корпусу вагона.
Вооооот)))
Теперь проводим эксперимент!
Лом падает в трубу... на ходу сталкивается с бетонной сваей. В момент столкновения на лом начинает действовать сила движущегося поезда. При скорости 100 кмч = 28 м/с чтобы поезд остановился при столкновении с одной балкой, нужно чтобы тормозной путь поезда составил наибольшее возможное изгибание лома, скажем 40 см. Чтобы поезд тормознулся на расстоянии в 40 см, должно быть достигнуто ускорение в среднем 60м на секунду в квадрате. На самом деле в первый момент гораздо (больше чем в сотню раз) большее. Теперь считаем среднюю работу по остановке поезда в ньютонах, 60*20 000= 1 200 000 ньютонов, что гораздо больше силы на изгиб. А ведь это только среднее. Значит лом будет ломаться.

Ну хорошо, лом ломается, но какая сила передается поезду от его ломания? скажем на излом ему достаточно будет двадцатикратной силы на изгиб, то есть около 60 000 ньютонов. при скорости 100 км.ч 60 000 ньютонов будет разносить бетонные балки прежде лома, они же хрупкие.

Возвращаемся к эксперименту.

Лом достигает первой балки... Сила удара делает три вещи: создает трещину в бетоне, начинает изгибать лом, все это за счет переноса силы удара в торможение вагона резкой моментальной передачей импульса столкновения.
Поезд вздрагивает, но тяжесть всего вагона не дает ему подскочить. Лом ищет дорогу сквозь бетон, это все миллисекунды кстати. Бетонная крошка перед ломом уплотняется, представляя на такой скорости и силах взаимодействия что-то вроде жидкости, выталкивая его вверх. Вполне даже такое возможно что если лом попадет на балку самым кончиком то он отскочит обратно вверх. Допустим он успел упасть достаточно глубоко. Итак, дальше, пошла вторая миллисекунда
Наклонится лом не может (мы ведь встроили трубу в канализацию, помните?), вверх не идет, значит он продолжает изгибаться и получив достаточный изгиб, проскальзывает по образовавшейся перед ним трещине в балке. К сожалению, я плохо понимаю как ведет себя бетон при резких ударных нагрузках, но думаю что ударная волна гонит перед собой частицы которые достаточно легко крошат вещество. Возможный изгиб лома 15-30 градусов.
Тогда наш поезд, слегка (слегка) - это значит всех тряхонет мама не горюй, люди с верхних полок посыпятся точно) подскочив проедет с согнутым и далее падающим ломом еще 20 см до следующей балки. Здесь характер удара будет уже иным. Изогнутый лом натолкнется на угол балки только одной точкой, а не целым куском и поезд получит второй удар. Думаю от такого столкновения лом, получивший серьезные повреждения после первого удара может и сломаться (металл то изогнулся, сильно нагрелся и кристаллическая решетка стала гораздо хрупче), но даже если не сломается то согнется на это раз гораздо сильнее. Все же такой удар раздолбает и вторую балку (он ведь точечный, а такой импульс мощнее), а лом согнется минимум до 35-60 градусов. Поезд от такого удара содрогнется гораздо сильнее, ведь работа совершаемая им будет минимум в два раза больше и в несколько раз реще, потеря скорости может составить ощутимые 5-15 кмч... Это уже сильно!
Третий и последующие удары, если таковые будут, доломают лом либо досогнут его до 90 градусов. Максимум 5 ударов, при этом скорость вагона может упасть на 30 процентов. После чего лом выскочит и исчезнет, а поезд с ошеломленными пассажирами покатит дальше.

Теперь пристыкуем к вагону остальные 10-15 вагонов и паровоз в придачу. Сцепка двух вагонов имеет некоторый запас амортизации, поэтому импульс вагона будет передаваться другим частям состава. При этом, на вскидку, педедача будет происходит с запозданием примерно в один удар. Это обозначает что в момент второго удара заработают сцепки и передадут вагону-страдальцу разницу их динамических энергий движения. О, это весьма весело)) Все же, если такая передача произойдет раньше второго удара, то на лом подействует ударная сила в 10 раз большая предыдущей расчетной, что обозначает более легкий окончательный разлом балки силой движения всего поезда и более резкое изгибание лома, вплоть до практически мгновеного разлома. Если во время второго удара, то разлом неизбежен. Если после то разлом произойдет от третьего столкновения. Общая потеря скорости состава составит 1-3% его скорости.

Но, можно вспомнить о настоящей широкой дырке канализации. И унитазом над ним. Обычно железным.

Так что вывод таков: Лом падает, незначительно гнется за счет упора в унитаз, изгибает унитаз, слегка надламывает одну бетонную балку, и наклонившись достаточно - вылетает вниз. Соответственно сила удара будет равняться работе по изгибанию этих предметов и надломе на балке + мелочи по повороту лома за короткий промежуток времени. Это не составит я думаю и полупроцента скорости состава, однако, если принять во внимание что это происходит за короткий промежуток времени, то ускорение может быть очень существенным. То есть все кто стоит или идет по экспериментальному вагону попадают, все кто лежит по пути движения тоже попадают, кто лежит на противоположных полках получат сильный удар о стенку. Но, думаю без смертельных случаев. Разве что кто виском стукнется. В других вагонах будет все слабее по мере удаления от экспериментального. В 10-ом от экспериментального упадут уже только единицы.

Резюме: лом изогнется и выпадет, либо сломается от второго удара. Люди попадают но останутся живы. Поезд останется на рельсах, незначительно потеряв скорость. Будет сломана минимум одна балка. Унитаз изогнется и станет пригодным разве что для музея и для очередного демотиватора.

Вот так вот!