Di YouTube saya telah melihat berbagai video di mana seseorang memotong dengan pedang menjadi benda keras dan memotongnya menjadi beberapa bagian. Sebagai contoh:
https://www.youtube.com/watch?v=EVCWGwvctt4
Mengingat massa, kecepatan dan bahan dari mata potong, bagaimana saya bisa menghitung apakah beberapa bahan dipotong sama sekali atau tidak? Persamaan dasar mana yang harus saya gunakan? Apakah ada teori yang memodelkan hal-hal seperti itu secara matematis?
Jawaban:
Sepengetahuan saya, tidak ada metode analitik sederhana untuk menentukan apakah suatu benda seperti pedang dapat memotong dengan bersih melalui benda sembarang. Dalam rekayasa manufaktur, kami lebih suka memotong banyak potongan kecil bahan daripada mengambil satu potongan besar (mis. Kami biasanya menggunakan gergaji untuk memotong bahan, bukan guillotine raksasa). Pengecualian akan untuk benda tipis seperti lembaran logam, yang dipotong dengan pukulan besar atau gunting, seperti yang digambarkan di bawah ini. 
Sumber Gambar: Mikell P. Groover, Dasar-dasar Pabrikan Modern, Edisi ke-5. hlm. 483
Apa yang akan Anda perhatikan tentang operasi geser adalah bahwa ia membutuhkan kasing geser "ideal". Blade memiliki jarak clearance yang sangat kecil antara blade dan die (penyangga abu-abu terang) untuk memastikan bahwa material gagal dalam geser dan tidak lentur. Selain itu, bilahnya miring sehingga meminimalkan gaya potong dengan tidak memotong seluruh bahan stok sekaligus. Jadi kemungkinan menghadapi situasi seperti ini dengan pedang tidak mungkin. Namun, jika Anda memiliki situasi ini, berikut adalah persamaan yang akan Anda gunakan.
Izin yang disarankan, $ c $ dihitung menggunakan: $$ c = A_ct $$ Di mana $ A_c $ adalah kelonggaran izin dan $ t $ adalah ketebalan stok (ketebalan bahan yang dipotong). $ A_c $ dapat bervariasi dari 0,045 untuk bahan yang sangat lunak (mis. Aluminium) hingga 0,075 untuk bahan yang relatif keras (mis. Baja tahan karat).
Gaya potong, $ F $, dapat dihitung menggunakan: $$ F = StL $$ Di mana $ S $ adalah kekuatan geser dari bahan dan $ L $ adalah panjang dari tepi potong. Persamaan ini mengasumsikan Anda akan memotong seluruh panjang sekaligus, sehingga Anda dapat menerapkan faktor untuk mengurangi jumlah ini jika Anda telah memotong miring seperti pada Gambar 19.3 di atas.
Dalam jenis operasi ini, kita biasanya akan menerapkan gaya tinggi dan konstan pada kecepatan rendah. Ini sangat berbeda dari pedang, di mana Anda kemungkinan akan bergerak dengan kecepatan lebih tinggi dan menerapkan gaya yang bervariasi waktu (yaitu dampak). Selain itu, bilah yang digunakan dalam operasi geser biasanya jauh lebih tebal daripada benda yang mereka potong, jadi kita sebagian besar dapat mengabaikan tekanan dan defleksi pada bilah. Ini tidak akan berlaku untuk, katakanlah, pedang memotong pedang lain, atau baju besi. Kekerasan relatif dan ketangguhan retak material, perambatan retak, dll. Kemungkinan akan relevan juga.
Jika Anda hanya melakukan perhitungan ini untuk bersenang-senang, bukan untuk desain teknik serius, inilah saran saya. Buat beberapa asumsi (misal, kasus geser ideal) dan gunakan persamaan gaya potong di atas untuk memeriksa seperti apa beban pada pedang itu. Asumsikan bahwa gaya adalah beban titik yang ditempatkan di tengah pedang, terapkan faktor keamanan 5 dan periksa apakah pedang akan gagal karena tekukan. Jika itu tidak gagal maka Anda bisa mengatakan pedang itu "kemungkinan" akan dapat memotong bahan dengan bersih. Kemudian periksa apakah manusia benar-benar bisa menerapkan kekuatan itu pada titik itu pada pedang. Jika tidak, maka Anda bebas membayangkan pedang dipegang oleh semacam samurai android yang sangat kuat.
... Tunggu sebentar, Anda tidak membangun samurai android yang sangat kuat kan? XD