Kako se sila razlikuje od impulza? + Primer

Kako se sila razlikuje od impulza? + Primer
Anonim

V mnogih primerih opazujemo spremembe hitrosti objekta, vendar ne vemo, kako dolgo je sila delovala. Impulz je integral sile. To je sprememba zagona. In to je koristno za približevanje sil, če ne vemo natančno, kako so objekti medsebojno delovali v trku.

Primer 1: če potujete po cesti v avtomobilu s hitrostjo 50 km / h v določenem trenutku in se kasneje ustavite, ne veste, koliko sile je bilo uporabljeno za zaustavitev avtomobila. Če rahlo pritisnete na zavore, se boste ustavili čez daljše časovno obdobje. Če trdno pritisnete zavore, se boste ustavili v zelo kratkem času.

Izračunate lahko, koliko se je gibanje spremenilo. Gonilo ustavljenega avtomobila je nič. Hitrost gibajočega avtomobila je enaka masnim časom hitrosti.

#delp = mv - p_f #

Ta sprememba v gibanju je impulz.

Vozilo s hitrostjo 1000 kg pri hitrosti 50 km / h ima zagon:

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

Pretvorimo to v Newton za lažjo uporabo:

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

Če želimo ustaviti avto v 1 sekundi, bo povprečna sila morala biti 13880 N. Če imamo 2 sekundi, da ustavimo avto, se to lahko izvede s polovico te sile:

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

Zavedajte se, da ima avtomobil zelo malo časa, da se ustavi, če udarite v zelo trden predmet, kot je drevo ali betonski blok. Zadevne sile postanejo ogromne. Zaustavitev v eni sekundi z enakomerno silo zahteva 7 metrov poti ustavljanja. To je zelo težko ustaviti. Glede na razdaljo ustavljanja, ki znaša le 1 cm, bo imel avtomobil samo 0,07 sekunde, da se ustavi. Sila za ustavljanje postane velika.

# (13880Ns) / (0.07s) = 200000 N #

Običajno gibanje avtomobila je enostavno opazovati z običajno video kamero. Trk med trdnimi predmeti ni tako preprost.

Primer 2: Razmislite o igri baseballa, ki je bila vržena na 40 m / s, ki jo udari bat in se usmeri čez sredinsko steno polja pri 45 m / s. Sprememba hitrosti je 85 m / s (ne pozabite, da potuje v nasprotni smeri, potem ko je zadeta). Če poznamo maso krogle, lahko izračunamo impulz. Ampak potrebuje zelo hitro kamero, da ugotovi, kako dolgo je krogla v stiku s palico. Impulz lahko izračunamo in s to informacijo naredimo dober približek povprečne in maksimalne sile.