Как рассчитать импульс

Импульс служит полезным способом расчета физических свойств объектов - от качания маятника до катящегося с холма шара. Вы можете рассчитать импульс для каждого движущегося объекта с определенной массой. Независимо от того, вращается ли планета вокруг Солнца или электроны сталкиваются друг с другом на высоких скоростях, импульс всегда является произведением массы и скорости объекта.

Вы рассчитываете импульс, используя уравнение

где импульспизмеряется в кг м / с, массамв кг и скоростьvв м / с. Это уравнение для импульса в физике говорит вам, что импульс - это вектор, указывающий в направлении скорости объекта. Чем больше масса или скорость движущегося объекта, тем больше будет импульс, и формула применима ко всем масштабам и размерам объектов.

Если электрон (с массой 9,1 × 10 ⁻³¹ кг) движется со скоростью 2,18 × 10⁶ м / с, импульс является произведением этих двух значений. Можно массу умножить на 9,1 × 10 ⁻³¹ кг и скорость 2,18 × 10⁶ м / с, чтобы получить импульс 1.98 × 10 ⁻²⁴ кг м / с. Это описывает импульс электрона в модели атома водорода Бора.

Вы также можете использовать эту формулу для расчета изменения импульса. Изменение импульсаΔp(«дельта p») определяется разницей между импульсом в одной точке и импульсом в другой точке. Вы можете написать это как

для массы и скорости в точке 1 и массы и скорости в точке 2 (обозначены нижними индексами).

Вы можете написать уравнения для описания двух или более объектов, которые сталкиваются друг с другом, чтобы определить, как изменение импульса влияет на массу или скорость объектов.

Точно так же, когда шары в бассейне сталкиваются друг с другом, энергия передается от одного шара к другому, а объекты, которые сталкиваются друг с другом, передают импульс. Согласно закону сохранения количества движения, полный импульс системы сохраняется.

Вы можете создать формулу полного импульса как сумму импульсов для объектов до столкновения и установить ее равной общему импульсу объектов после столкновения. Этот подход можно использовать для решения большинства задач физики, связанных со столкновениями.

Имея дело с проблемами сохранения импульса, вы учитываете начальное и конечное состояния каждого из объектов в системе. Начальное состояние описывает состояния объектов непосредственно перед столкновением, а конечное состояние - сразу после столкновения.

Если автомобиль массой 1500 кг (A) движется со скоростью 30 м / с в +ИксВрезался в другой автомобиль (B) массой 1500 кг, двигаясь со скоростью 20 м / с в направлении -Икснаправлении, по существу объединяясь при ударе и продолжая затем двигаться, как если бы они были единой массой, какова была бы их скорость после столкновения?

Используя сохранение импульса, вы можете установить начальный и конечный полный импульс столкновения равными друг другу какп​_Ti = ​п​_Тжили жеп​_А + ​п​_B = ​п​_Tf для импульса автомобиля А,п​_А и импульс автомобиля B,п​_B​.Или полностью, см​_{комбинированный} как общая масса сборных автомобилей после столкновения:

Гдеv​_ж - конечная скорость комбинированных вагонов, нижние индексы "i" обозначают начальные скорости. Вы используете от −20 м / с до начальной скорости автомобиля B, потому что он движется в -Икснаправление. Разделение нам​_{комбинированный} (и перевернув для ясности) дает:

И наконец, подставляя известные значения, отмечая, чтом​_{комбинированный} простом​_А + ​м​_B, дает:

Обратите внимание, что, несмотря на равные массы, тот факт, что автомобиль A двигался быстрее, чем автомобиль B, означает, что общая масса после столкновения продолжает двигаться в +Икснаправление.