Чем сила отличается от импульса? + Пример

Чем сила отличается от импульса? + Пример
Anonim

Во многих случаях мы наблюдаем изменения скорости объекта, но мы не знаем, как долго была приложена сила. Импульс - это интеграл силы. Это изменение импульса. И это полезно для приближения сил, когда мы не знаем точно, как объекты взаимодействовали при столкновении.

Пример 1: если вы путешествуете по дороге на машине со скоростью 50 км / ч в какой-то момент времени и позже останавливаетесь, вы не знаете, какое усилие было использовано, чтобы остановить машину. Если вы слегка нажмете на тормоза, вы остановитесь в течение длительного периода времени. Если вы сильно нажмете на тормоза, вы очень скоро остановитесь.

Вы можете рассчитать, насколько изменился импульс. Импульс остановленной остановленной машины равен нулю. И импульс движущейся машины равен массе, умноженной на скорость.

#delp = mv - p_f #

Это изменение импульса является импульсом.

Автомобиль весом 1000 кг при скорости 50 км / ч имеет импульс, определяемый как:

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

Давайте преобразовать это в Ньютоны для простоты использования:

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

Если мы хотим остановить машину через 1 секунду, средняя сила должна составить 13880 Н. Если у нас есть 2 секунды, чтобы остановить машину, это можно сделать с половиной этой силы:

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

Признайте, что если вы столкнетесь с очень твердым объектом, таким как дерево или бетонный блок, у машины будет очень мало времени, чтобы остановиться. Вовлеченные силы становятся огромными. Остановка в 1 секунду с равномерной силой требует 7 метров тормозного пути. Это очень тяжелая остановка. Учитывая, что тормозной путь составляет всего 1 см, у машины останется всего 0,07 секунды, чтобы остановиться. Тормозная сила становится огромной.

# (13880Ns) / (0,07с) = 200000 N #

Обычное движение автомобиля легко наблюдать с помощью обычной видеокамеры. Столкновение между твердыми объектами не так просто.

Пример 2: Рассмотрим бейсбольное поле, которое было брошено со скоростью 40 м / с, поражено летучей мышью и направляется через центральную стенку поля со скоростью 45 м / с. Изменение скорости составляет 85 м / с (помните, что после удара оно движется в противоположном направлении). Зная массу шара, мы можем рассчитать импульс. Но требуется очень высокая скорость камеры, чтобы определить, как долго мяч находился в контакте с битой. Мы можем рассчитать импульс и с помощью этой информации сделать хорошее приближение средней и максимальной силы.