임펄스 운동량 정리는충동충돌 중에 물체가 경험하는 것은운동량의 변화같은 시간에.
가장 일반적인 용도 중 하나는 물체가 서로 다른 충돌에서 경험하게 될 평균 힘을 해결하는 것입니다. 이는 많은 실제 안전 애플리케이션의 기초입니다.
임펄스 운동량 정리 방정식
임펄스 운동량 정리는 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
어디:
- 제이뉴턴-초 (Ns) 또는 kgm / s 단위의 임펄스
- 피선형 운동량 (초당 킬로그램 미터 또는 kgm / s)
둘 다 벡터 수량입니다. 임펄스-모멘텀 정리는 다음과 같이 임펄스와 모멘텀에 대한 방정식을 사용하여 작성할 수도 있습니다.
어디:
- 제이뉴턴-초 (Ns) 또는 kgm / s 단위의 임펄스,
- 미디엄킬로그램 (kg) 단위의 질량,
- Δv최종 속도에서 초기 속도를 뺀 값 (m / s),
- 에프뉴턴 (N)의 순 힘,
- 티초 단위의 시간입니다.
임펄스 운동량 정리의 유도
임펄스 운동량 정리는 뉴턴의 제 2 법칙에서 파생 될 수 있습니다.F = ma및 재 작성ㅏ(가속) 시간에 따른 속도 변화로. 수학적으로 :
임펄스 운동량 정리의 의미
정리에서 중요한 점은 충돌에서 물체가 경험하는 힘이시간충돌이 걸립니다.
팁
ㅏ짧은 충돌 시각~으로 이끌다큰 힘개체에, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
예를 들어, 충동이있는 고전적인 고등학교 물리학 설정은 학생들이 큰 방울에서 안전하게 계란을 착륙시킬 수있는 장치를 설계해야하는 에그 드롭 도전입니다. 패딩을 추가하여끌어 당기다계란이지면과 충돌하고 가장 빠른 속도에서 완전히 멈출 때까지 계란이 경험하는 힘이 감소해야합니다. 힘이 충분히 감소하면 계란은 노른자를 흘리지 않고 넘어져도 살아남을 것입니다.
이것이 에어백, 안전 벨트, 풋볼 헬멧 등 일상 생활에서 사용되는 다양한 안전 장치의 기본 원리입니다.
예제 문제
0.7kg의 알이 건물 지붕에서 떨어지고 0.2 초 동안지면과 충돌 한 후 정지합니다. 땅에 떨어지기 직전에 알은 15.8m / s의 속도로 이동했습니다. 알을 깨는 데 약 25N이 필요하다면 이것이 살아남 을까요?
55.3 N은 계란을 깨는 데 필요한 것의 두 배 이상이므로이 계란은 상자에 다시 넣지 않습니다.
(답변의 음수 기호는 힘이 반대 방향에 있음을 나타냅니다. 땅에서 떨어지는 힘이 떨어지면 위로 작용하기 때문에 알의 속도 계란.)
다른 물리학 학생은 같은 지붕에서 동일한 알을 떨어 뜨릴 계획입니다. 계란을 구하기 위해 최소한 패딩 장치 덕분에 충돌이 얼마나 오래 지속되도록해야합니까?
두 충돌 (계란이 깨지는 곳과 깨지지 않는 곳)은 0.5 초 이내에 발생합니다. 그러나 임펄스 운동량 정리는 충돌 시간의 작은 증가라도 결과에 큰 영향을 미칠 수 있음을 분명히합니다.