Kako se sila razlikuje od impulsa? + Primjer

Kako se sila razlikuje od impulsa? + Primjer
Anonim

U mnogim slučajevima promatramo promjene u brzini objekta, ali ne znamo koliko dugo je sila izvršena. Impuls je integral sile. To je promjena zamaha. I korisno je za aproksimaciju snaga kada ne znamo točno kako su objekti međusobno djelovali u sudaru.

Primjer 1: ako putujete cestom u automobilu s brzinom od 50 km / h u nekom trenutku i zaustavite se kasnije, ne znate koliko je sile korišteno za zaustavljanje automobila. Ako lagano pritisnete kočnice, zaustavit ćete se tijekom dugog vremenskog razdoblja. Ako čvrsto pritisnete kočnice, zaustavit ćete se u vrlo kratkom vremenu.

Možete izračunati koliko se zamah promijenio. Zamah zaustavljenog auta je nula. I zamah automobila koji se kreće jednak je masi puta brzini.

#delp = mv - p_f #

Ova promjena momenta je impuls.

Automobil od 1000 kg na 50 km / h ima zamah koji daje:

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

Pretvorimo to u Newtons radi lakšeg korištenja:

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

Ako želimo zaustaviti automobil za 1 sekundu, prosječna sila će morati biti 13880 N. Ako imamo 2 sekunde da zaustavimo automobil, to se može učiniti s polovicom te sile:

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

Shvatite da ako udarite vrlo čvrsti predmet poput stabla ili betonskog bloka, automobil ima vrlo malo vremena da se zaustavi. Uključene snage postaju ogromne. Zaustavljanje u jednoj sekundi s jednolikom snagom zahtijeva 7 metara zaustavni put. To je vrlo teško zaustaviti. S obzirom na udaljenost zaustavljanja od samo 1 cm, automobil će imati samo 0,07 sekundi da se zaustavi. Snaga zaustavljanja postaje ogromna.

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

Uobičajeno kretanje automobila lako je promatrati običnom videokamerom. Kolizija čvrstih objekata nije tako jednostavna.

Primjer 2: Razmotrite teren za bejzbol koji je bačen na 40 m / s udara šišmiš i odlazi preko središnjeg polja na 45 m / s. Promjena brzine je 85 m / s (zapamtite da se kreće u suprotnom smjeru nakon što je pogođena). Poznavajući masu lopte možemo izračunati impuls. No, za određivanje koliko dugo je lopta bila u kontaktu s palicom potrebno je vrlo veliku brzinu. Možemo izračunati impuls, te s tom informacijom napraviti dobru aproksimaciju prosječne i maksimalne sile.