Линеен импулс
Линейният импулс или обикновено съкратено импулс се определя като произведение на масата и скоростта.
p = mv
Описание: p = импулс, m = маса (килограм), v = скорост (метър/секунда)
Импулсът е векторна величина, така че освен големината си, импулсът има и посока. Посоката на импулса е същата като посоката на скоростта на обекта или посоката на движението му.
Импулсът е право пропорционален на масата и скоростта. Колкото по-голяма е масата, толкова по-голям е импулсът. По същия начин, колкото по-голяма е скоростта, толкова по-голям е импулсът. Например, има две коли, да речем кола A и кола B. Ако масата на кола A е по-голяма от масата на кола B и двете коли се движат с еднаква скорост, тогава кола A има по-голям импулс от кола B. По същия начин, ако колите A и кола B имат еднаква маса и кола A се движи по-бързо от кола B, тогава импулсът на кола A е по-голям от импулса на кола B. Ако обект с маса не се движи или е неподвижен, тогава импулсът на обекта е нула.
Международната единица за импулс е килограм метър/секунда, съкратено kg m/s.
Импулси
Импулсът се определя като произведение на сила или резултантна сила с интервал от време.
Теорема за импулса и импулса
Теоремата за импулса и импулса се получава чрез редуциране Уравнението на втория закон на Нютон във форма на импулса.
Информация :
Пример за проблеми
1. Топка с тегло 1 кг се хвърля хоризонтално със скорост 2 м/с. След това топката се удря в същата посока като оригиналната топка. Топката е в контакт с бухалката за 1 милисекунда и скоростта ѝ след напускане на бухалката е 4 м/с. Каква сила упражнява бухалката върху топката?
Дискусия
Известно е, че:
Посоката на движение на топката е еднаква, така че началната и крайната скорост имат един и същ знак.
Зададено: сила F
Отговор:
2. Топка с маса 1 кг е хвърлена хоризонтално надясно със скорост 10 м/с. След удара, топката се движи наляво със скорост 20 м/с. Определете големината на импулса, действащ върху топката.
Дискусия
Известно е, че:
m = 1 кг, vo = 10 м/с, vt = -20 м/с
Посоката на движение или посоката на скоростта на топката е противоположна, следователно началната и крайната скорост имат различни знаци.
Зададен е въпрос: импулс (Аз)
Отговор:
I = m(v)t - vo) = (1)(-20 – 10) = (1)(-30) = -30 кг м/с.
Отрицателният знак показва, че посоката на импулса е същата като посоката на крайната скорост на топката (наляво).
3. Ученик удря волейболна топка с маса 0,1 кг, която първоначално е в покой. Ръката на ученика е в контакт с волейболната топка за 0,01 секунди. След удара, волейболната топка се движи със скорост 2 м/с. (а) Каква сила упражнява ръката на ученика върху волейболната топка? (б) Третият закон на Нютон гласи, че ако ученикът упражнява сила върху топката, топката също упражнява сила върху ученика. Каква сила упражнява топката върху ученика? (в) Ако ръката на ученика е в контакт с волейболната топка за 0,001 секунди, каква сила упражнява топката върху ръката на ученика?
Дискусия
Известно е :
Попитан сила F
Джаваб :
(а) Силата, упражнявана от ръката на ученика върху топката, ако времето за контакт е 0,01 секунди
(б) Силата, упражнявана от топката върху ръката на ученика, ако времето за контакт е 0,01 секунди
Трети закон на Нютон: F действие = – F реакция
Големината на силата, упражнявана от топката върху ръката на ученика, е 200 нютона.
(в) Силата, упражнявана от топката върху ръката на ученика, ако времето за контакт е 0,001 секунди
Въз основа на получените резултати може да се заключи, че силата, упражнявана от топката върху ръката на ученика, е по-голяма, когато времето за контакт е по-кратко. Тази по-голяма сила причинява повече болка в ръката на ученика. Можете да видите това, когато играете волейбол. Ако ударите по-твърда волейболна топка, времето за контакт между ръката ви и топката е по-кратко, отколкото когато ударите по-мека топка. Разликата във времето за контакт кара ръката ви да усеща по-голяма болка при удар по-твърда топка.
4. Въпрос C61 № 13 от Националния изпит за 2011/2012 г.
Гумена топка с тегло 75 грама се хвърля хоризонтално, докато не удари стена, както е показано. Ако гумената топка отскочи обратно със същата скорост, полученият импулс е...
А. 0
Б. 1,5 Нс
C. 3,0 Ns
D. 3,7 Нс
E. 5,5 Ns
Дискусия
Известно е :
Маса на топката (m) = 75 грама = 0,075 кг
Кечепатан начало (v)o) = -20 м/с
Крайна скорост (vt) = 20 м/с
Посоката на движение на топката (посоката на скоростта) е противоположна, следователно началната и крайната скорост имат различни знаци.
Попитан импулс
Джаваб :
Импулс = промяна в импулса
I = Δp
I = m(v)t - vo) = 0,075 (20 – (-20)) = 0,075 (20 + 20) = 0,075 (40)
I = 3 Ns
Ns означава Нютон-секунда.
Верният отговор е C.
5. Въпрос A81 № 13 от Националния изпит за 2011/2012 г.
20-грамова топка е хвърлена наляво със скорост v1 = 4 m/s. След като се удари в стената, тя отскача надясно със скорост v2 = 2 m/s. Полученият импулс е….
A. 0,24 Нс
Б. 0,12 Нс
C. 0,08 Ns
D. 0,06 Нс
E. 0,04 Ns
Дискусия
Известно е :
Маса на топката (m) = 20 грама = 0,02 кг
Начална скорост (v1) = – 4 м/с
Крайна скорост (v2) = 2 м/с
Посоката на движение на топката (посоката на скоростта) е противоположна, следователно началната и крайната скорост имат различни знаци.
Попитан импулс
Джаваб :
Импулс = промяна в импулса
I = Δp
I = m(v)2 - v1) = (0,02)(2 – (-4)) = (0,02)(2 + 4)
I = (0,02)(6) = 0,12 Нс
Верният отговор е Б.
