Veta o impulze-hybnosti ukazuje, žeimpulzobjekt, ktorý zažije počas kolízie, sa rovná jehozmena hybnostiv rovnakom čase.
Jedným z jeho najbežnejších použití je riešenie priemernej sily, ktorú objekt zažije pri rôznych kolíziách, čo je základom pre mnohé bezpečnostné aplikácie v reálnom svete.
Rovnice vety o impulze-hybnosti
Vetu o impulze-hybnosti možno vyjadriť takto:
Kde:
- Jje impulz v newton-sekundách (Ns) alebo kgm / s a
- pje lineárna hybnosť v kilogramoch za sekundu alebo kgm / s
Obidve sú vektorové veličiny. Vetu o impulze a hybnosti je tiež možné napísať pomocou rovníc pre impulz a hybnosť, napríklad takto:
Kde:
- Jje impulz v newton-sekundách (Ns) alebo kgm / s,
- mje hmotnosť v kilogramoch (kg),
- Δ vje konečná rýchlosť mínus počiatočná rýchlosť v metroch za sekundu (m / s),
- Fje čistá sila v Newtonoch (N) a
- tje čas v sekundách.
Odvodenie vety o impulze-hybnosti
Vetu o impulze a hybnosti možno odvodiť z druhého Newtonovho zákona,F = maa prepisovaniea(zrýchlenie) ako zmena rýchlosti v čase. Matematicky:
Dôsledky vety o impulze a hybnosti
Hlavnou vecou z vety je vysvetlenie, ako závisí sila, ktorú zažije objekt pri kolíziimnožstvo časuzrážka trvá.
Tipy
Akrátka kolízia časvedie kveľká silana objekte a naopak.
Napríklad klasické nastavenie fyziky na strednej škole s impulzom je výzvou pre kvapky vajec, kde musia študenti navrhnúť zariadenie na bezpečné pristátie vajíčka z veľkej kvapky. Pridaním výplne donaťahovaťv čase, keď sa vajíčko zrazí so zemou a zmení sa z svojej najrýchlejšej rýchlosti na úplné zastavenie, musí sa zmenšiť sila, ktorú vajíčko zažije. Keď je sila dostatočne znížená, vajíčko prežije pád bez toho, aby vysypalo svoj žĺtok.
Toto je hlavný princíp mnohých bezpečnostných zariadení z každodenného života vrátane airbagov, bezpečnostných pásov a futbalových prilieb.
Príklady problémov
Vajíčko 0,7 kg spadne zo strechy budovy a pred zastavením sa na 0,2 sekundy zrazí so zemou. Tesne pred dopadom na zem sa vajíčko pohybovalo rýchlosťou 15,8 m / s. Ak rozbitie vajíčka trvá približne 25 N, prežije to?
55,3 N je viac ako dvojnásobok toho, čo je potrebné na rozbitie vajíčka, takže tento sa nedostáva späť do kartónu.
(Upozorňujeme, že záporné znamienko na odpovedi označuje, že sila je v opačnom smere ako rýchlosť vajíčka, ktorá má zmysel, pretože je to sila zo zeme pôsobiaca smerom hore na padanie vajíčko.)
Ďalší študent fyziky plánuje zhodiť rovnaké vajíčko z tej istej strechy. Ako dlho by sa mala uistiť, že zrážka trvá minimálne vďaka jej vypchávkovému zariadeniu, aby sa vajíčko zachránilo?
Obidve zrážky - kde sa vajíčko rozbije a kde nie - sa udejú za menej ako pol sekundy. Ale veta o impulze-hybnosti objasňuje, že aj malé zvýšenie času kolízie môže mať veľký vplyv na výsledok.
