De la oscilația unui pendul la o minge care se rostogolește pe un deal, impulsul servește ca o modalitate utilă de a calcula proprietățile fizice ale obiectelor. Puteți calcula impulsul pentru fiecare obiect în mișcare cu o masă definită. Indiferent dacă este vorba de o planetă pe orbită în jurul soarelui sau de electroni care se ciocnesc între ei la viteze mari, impulsul este întotdeauna produsul masei și al vitezei obiectului.
Calculați impulsul
Calculați impulsul folosind ecuația
p = mv
unde impulsulpse măsoară în kg m / s, masămîn kg și vitezăvîn m / s. Această ecuație pentru impuls în fizică vă spune că impulsul este un vector care indică direcția vitezei unui obiect. Cu cât este mai mare masa sau viteza unui obiect în mișcare, cu atât va fi mai mare impulsul, iar formula se aplică tuturor scărilor și dimensiunilor obiectelor.
Dacă un electron (cu o masă de 9,1 × 10 −31 kg) se deplasa la 2,18 × 106 m / s, impulsul este produsul acestor două valori. Puteți înmulți masa 9,1 × 10 −31 kg și viteza 2,18 × 10
6 m / s pentru a obține impulsul 1.98 × 10 −24 kg m / s. Aceasta descrie impulsul unui electron din modelul Bohr al atomului de hidrogen.Schimbarea impulsului
De asemenea, puteți utiliza această formulă pentru a calcula modificarea impulsului. Schimbarea impulsuluiΔp("delta p") este dată de diferența dintre impulsul la un moment dat și impulsul la un alt punct. Puteți scrie acest lucru ca
\ Delta p = m_1v_1-m_2v_2
pentru masă și viteză la punctul 1 și masă și viteză la punctul 2 (indicate prin indicii).
Puteți scrie ecuații pentru a descrie două sau mai multe obiecte care se ciocnesc între ele pentru a determina modul în care schimbarea de impuls afectează masa sau viteza obiectelor.
Conservarea impulsului
În același mod, lovirea bilelor în bazin una împotriva celeilalte transferă energie de la o bilă la alta, obiectele care se ciocnesc între ele transferă impulsul. Conform legii conservării impulsului, impulsul total al unui sistem este conservat.
Puteți crea o formulă de impuls total ca suma momentului pentru obiectele dinaintea coliziunii și setați acest lucru ca fiind egal cu impulsul total al obiectelor după coliziune. Această abordare poate fi utilizată pentru a rezolva majoritatea problemelor din fizică care implică coliziuni.
Exemplul conservării impulsului
Când vă ocupați de conservarea problemelor de impuls, luați în considerare stările inițiale și finale ale fiecăruia dintre obiectele din sistem. Starea inițială descrie stările obiectelor chiar înainte de producerea coliziunii și starea finală, imediat după coliziune.
Dacă o mașină de 1.500 kg (A) care se deplasează la 30 m / s în +Xdirecția s-a prăbușit într-o altă mașină (B) cu o masă de 1.500 kg, deplasându-se 20 m / s în -Xdirecție, în esență, combinându-se cu impactul și continuând să se miște după aceea, ca și cum ar fi o singură masă, care ar fi viteza lor după coliziune?
Folosind conservarea impulsului, puteți seta impulsul total inițial și final al coliziunii egal unul cu celălalt capTi = pTfsaupA + pB = pTf pentru impulsul mașinii A,pA și impulsul mașinii B,pB.Sau în întregime, cumcombinate ca masa totală a mașinilor combinate după coliziune:
m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi} = m_ {combinat} v_f
Undevf este viteza finală a mașinilor combinate, iar indicii „i” reprezintă viteza inițială. Folosiți −20 m / s pentru viteza inițială a mașinii B, deoarece se deplasează în -Xdirecţie. Împărțirea prinmcombinate (și inversarea pentru claritate) oferă:
v_f = \ frac {m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi}} {m_ {combinat}}
Și, în cele din urmă, înlocuind valorile cunoscute, observând cămcombinate este pur și simplumA + mB, dă:
\ begin {align} v_f & = \ frac {1500 \ text {kg} × 30 \ text {m / s} + 1500 \ text {kg} × -20 \ text {m / s}} {(1500 + 1500) \ text {kg}} \\ & = \ frac {45000 \ text {kg m / s} - 30000 \ text {kg m / s}} {3000 \ text {kg}} \\ & = 5 \ text {m / s} \ end {align}
Rețineți că, în ciuda maselor egale, faptul că mașina A se mișca mai repede decât mașina B înseamnă masa combinată după coliziune continuă să se deplaseze în +Xdirecţie.