Com difereix la força de l’impuls? + Exemple

Com difereix la força de l’impuls? + Exemple
Anonim

En molts casos observem canvis en la velocitat d’un objecte, però no sabem quant de temps s’exerceix la força. Impuls és la integral de la força. És el canvi d’impuls. I és útil per aproximar forces quan no sabem exactament com van interactuar els objectes en una col·lisió.

Exemple 1: si viatgeu per la carretera en un cotxe a 50 km / h en algun moment i us atureu més tard, no sabeu la quantitat de força que es va utilitzar per aturar el cotxe. Si premeu lleugerament els frens, us pararà durant un llarg període de temps. Si premeu fermament els frens, s’aturarà en molt poc temps.

Podeu calcular quant canvia l’impuls. L'impuls d'un cotxe parat aturat és zero. I l’impuls d’un cotxe en moviment és igual a la massa de la velocitat.

#delp = mv - p_f #

Aquest canvi d’impuls és l’impuls.

Un cotxe de 1000 kg a 50 km / h té un impuls donat per:

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

Convertiu-ho a Newtons per facilitar-ne l’ús:

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

Si volem aturar el cotxe en 1 segon, la força mitjana serà de 13880 N. Si tenim 2 segons per aturar el cotxe, es pot fer amb la meitat d'aquesta força:

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

Reconèixer que si pegueu un objecte molt sòlid com un arbre o un bloc de formigó, el cotxe té molt poc temps per aturar-se. Les forces implicades esdevenen enormes. Aturar-se en 1 segon amb una força uniforme requereix 7 metres de distància d'aturada. Això és una parada molt dura. Tenint en compte una distància de parada de només 1 cm, el cotxe tindrà només 0,07 segons per aturar-se. La força de parada es torna enorme.

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

El moviment habitual d’un cotxe és fàcil d’observar amb una càmera de vídeo normal. Una col·lisió entre objectes sòlids no és tan senzilla.

Exemple 2: Penseu en un camp de beisbol que es va llançar a 40 m / s per un bat i es dirigeix sobre la paret del camp central a 45 m / s. El canvi de velocitat és de 85 m / s (recordeu que està viatjant en sentit oposat després de ser colpejat). Coneixent la massa de la bola podem calcular l’impuls. Però es necessita una càmera de gran velocitat per determinar quant de temps es va posar en contacte amb el bat. Podem calcular l’impuls i, amb aquesta informació, fer una bona aproximació de la força mitjana i màxima.