Cum diferă forța de impuls? + Exemplu

Cum diferă forța de impuls? + Exemplu
Anonim

În multe cazuri observăm modificări ale vitezei unui obiect, dar nu știm cât timp a fost exercitată forța. Impulsul este integrarea forței. Este schimbarea momentului. Și este util pentru aproximarea forțelor atunci când nu știm exact cum obiectele au interacționat într-o coliziune.

Exemplul 1: dacă călătoriți de-a lungul drumului într-o mașină la 50 km / h la un moment dat și vă opriți mai târziu, nu știți cât de multă forță a fost folosită pentru a opri mașina. Dacă apăsați ușor frânele, veți opri o perioadă lungă de timp. Dacă apăsați ferm frâna, veți opri într-un timp foarte scurt.

Puteți calcula cât de mult a fost schimbat impulsul. Momentul unui automobil oprit oprit este zero. Iar impulsul unei mașini în mișcare este egal cu viteza de masă a vitezei.

#delp = mv - p_f #

Această schimbare a impulsului este impulsul.

O masina de 1000 kg la 50 km / h are un impuls dat de:

#delp = 1000 * 50 - 0 = 50000 (kg * km) / h #

Să transformăm asta în Newtons pentru ușurință în utilizare:

# 50000 * 1000 m / (km) * 3600 s / h = 13880 N * s #

Dacă vrem să oprim mașina în 1 secundă, forța medie va trebui să fie 13880 N. Dacă avem 2 secunde pentru a opri mașina, se poate face cu jumătate din această forță:

# (13880Ns) / (2s) = 6940 N #

Recunoașteți că dacă ați lovit un obiect foarte solid ca un copac sau un bloc de beton, mașina are foarte puțin timp să se oprească. Forțele implicate devin extraordinare. Oprirea în 1 secundă cu o forță uniformă necesită o distanță de oprire de 7 metri. E o oprire foarte grea. Având o distanță de oprire de doar 1 cm, mașina va avea doar 0,07 secunde pentru a se opri. Forța de oprire devine imensă.

# (13880Ns) / (0,07s) = 200000 N #

Mișcarea obișnuită a unei mașini este ușor de observat cu o cameră video obișnuită. O coliziune între obiecte solide nu este atât de simplă.

Exemplul 2: Luați în considerare faptul că un pas de baseball care a fost aruncat la 40 m / s este lovit de o bâtă și se îndreaptă spre peretele câmpului central la 45 m / s. Schimbarea vitezei este de 85 m / s (amintiți-vă că se deplasează în direcția opusă după ce este lovită). Cunoscând masa mingii putem calcula impulsul. Dar este nevoie de o cameră de mare viteză pentru a determina cât timp mingea este în contact cu liliacul. Putem calcula impulsul, și cu această informație facem o aproximare bună a forței medii și maxime.