Як сила відрізняється від імпульсу? + Приклад

Як сила відрізняється від імпульсу? + Приклад
Anonim

У багатьох випадках ми спостерігаємо зміни швидкості об'єкта, але не знаємо, як довго ця сила застосовувалася. Імпульс - це інтеграл сили. Це зміна імпульсу. І це корисно для апроксимації сил, коли ми точно не знаємо, як об'єкти взаємодіють при зіткненні.

Приклад 1: якщо ви подорожуєте по дорозі в машині на швидкості 50 км / год в певний момент часу і зупиняєтеся пізніше, ви не знаєте, скільки сил було використано для зупинки автомобіля. Якщо натиснути на гальма злегка, ви припиняєтеся протягом тривалого періоду часу. Якщо ви натискаєте на гальма міцно, ви зупинитеся за дуже короткий час.

Ви можете розрахувати, скільки змінилося імпульс. Імпульс зупиненого зупиненого автомобіля дорівнює нулю. Імпульс рухомого автомобіля дорівнює масі, що перевищує швидкість.

#delp = mv - p_f #

Ця зміна імпульсу є імпульсом.

Автомобіль вагою в 1000 кілометрів на швидкості 50 км / год має силу:

#delp = 1000 * 50 - 0 = 50000 (кг * км) / год #

Давайте перетворимо їх у Newtons для простоти використання:

# 50000 * 1000 м / (км) * 3600 с / год = 13880 Н * с #

Якщо ми хочемо зупинити машину через 1 секунду, середня сила повинна бути 13880 N. Якщо у нас є 2 секунди, щоб зупинити автомобіль, це можна зробити з половиною цієї сили:

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

Визнайте, що якщо ви потрапите в дуже твердий предмет, як дерево або бетонний блок, автомобіль має дуже мало часу, щоб зупинитися. Залучені сили стають величезними. Для зупинки за 1 секунду з однорідною силою потрібно 7 метрів гальмівного шляху. Це дуже важка зупинка. Враховуючи гальмівну відстань всього 1 см, автомобіль матиме всього 0,07 секунди, щоб зупинитися. Зупиняюча сила стає величезною.

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

Звичайне рух автомобіля легко спостерігати за допомогою звичайної відеокамери. Зіткнення між твердими об'єктами не так просто.

Приклад 2: Розглянемо бейсбольний крок, який був викинутий на 40 м / с, вражений битою, а голову над центральною стіною поля досягає 45 м / с. Зміна швидкості становить 85 м / с (пам'ятайте, що вона рухається у зворотному напрямку після того, як вона потрапила). Знаючи масу кульки, можна розрахувати імпульс. Але для того, щоб визначити, як довго м'яч контактував з битою, потрібна дуже швидка камера. Можна обчислити імпульс, і з цією інформацією зробити гарну апроксимацію середнього і максимального зусиль.