Зміст
Від розгойдування маятника до кулі, що котиться в гору, імпульс слугує корисним способом обчислення фізичних властивостей предметів. Ви можете обчислити імпульс для кожного об'єкта в русі з визначеною масою. Незалежно від того, чи знаходиться планета на орбіті навколо Сонця або електрони, що стикаються один з одним на великих швидкостях, імпульс завжди є добуток маси та швидкості об єкта.
Обчисліть імпульс
Ви обчислюєте імпульс, використовуючи рівняння
p = mvде імпульс p вимірюється в кг м / с, маса м в кг і швидкості v в м / с. Це рівняння імпульсу у фізиці говорить вам, що імпульс - це вектор, який вказує у напрямку швидкості об’єкта. Чим більша маса або швидкість об’єкта в русі, тим більшим буде імпульс, і формула застосовується до всіх масштабів і розмірів об'єктів.
Якщо електрон (масою 9,1 × 10 −31 кг) рухався на рівні 2,18 × 106 м / с, імпульс є добутком цих двох значень. Можна помножити масу 9,1 × 10 −31 кг і швидкість 2,18 × 106 м / с, щоб отримати імпульс 1,98 × 10 −24 кг м / с. Це описує імпульс електрона в Боровій моделі атома водню.
Зміна в імпульсі
Ви також можете використовувати цю формулу для обчислення зміни імпульсу. Зміна імпульсу Δp ("дельта p") задається різницею між імпульсом в одній точці та імпульсом в іншій точці. Ви можете написати це як Δp = m1v1 - м2v2 для маси та швидкості в точці 1 та маси та швидкості в точці 2 (вказані підписниками).
Ви можете написати рівняння для опису двох або більше об'єктів, що стикаються один з одним, щоб визначити, як зміна імпульсу впливає на масу або швидкість об’єктів.
Збереження імпульсу
Так само, як стукіт кульок в басейні один проти одного передає енергію від однієї кульки до другої, предмети, що стикаються один з одним, передають імпульс. Відповідно до закону збереження імпульсу, загальний імпульс системи зберігається.
Ви можете створити формулу загального імпульсу як суму імпульсів для об'єктів до зіткнення і встановити це рівним загальному імпульсу об'єктів після зіткнення. Цей підхід може бути використаний для вирішення більшості проблем фізики, пов'язаних із зіткненнями.
Приклад збереження імпульсу
Розглядаючи проблеми збереження імпульсу, ви враховуєте початкові та кінцеві стани кожного з об'єктів у системі. Початковий стан описує стани об'єктів безпосередньо перед зіткненням, а кінцевий - безпосередньо після зіткнення.
Якщо автомобіль на 1500 кг (А) з рухом на 30 м / с у +х напрямок врізався в інший автомобіль (В) масою 1500 кг, рухаючись 20 м / с у -х напрямок, по суті поєднуючись від удару і продовжуючи рухатися після цього, як ніби вони є єдиною масою, яка буде їх швидкість після зіткнення?
Використовуючи збереження імпульсу, ви можете встановити початковий та кінцевий загальний імпульс зіткнення, рівний один одному pТі = pТf _ або _pА + pБ = pTf для імпульсу автомобіля A, pА та імпульс автомобіля B, pБ. Або в повному обсязі, з мкомбіновані як загальна маса комбінованих автомобілів після зіткнення:
m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi} = m_ {комбінований} v_fДе vf є кінцевою швидкістю комбінованих автомобілів, а передплатники "i" означають початкові швидкості. Ви використовуєте −20 м / с для початкової швидкості автомобіля B, оскільки його рухається в -х напрямок. Ділення на мимо мкомбіновані (і реверс для ясності) дає:
v_f = frac {m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi}} {m_ {комбінований}}І нарешті, замінивши відомі значення, зазначивши це мкомбіновані просто мА + мБ, дає:
початок {вирівняно} v_f & = frac {1500 {кг} × 30 {м / с} + 1500 {кг} × -20 {м / с}} {(1500 + 1500) {кг} } & = frac {45000 {кг м / с} - 30000 {кг м / с}} {3000 {кг}} & = 5 {м / с} кінець {вирівняно}Зауважте, що незважаючи на рівну масу, той факт, що автомобіль A рухався швидше, ніж автомобіль B, означає, що комбінована маса після зіткнення продовжує рухатись у +х напрямок.