Lineaire impuls
Lineaire impuls, ofwel impuls, wordt gedefinieerd als het product van massa en snelheid.
p = mv
Omschrijving: p = impuls, m = massa (kilogram), v = snelheid (meter/seconde)
Impuls is een vectorgrootheid, dus naast een grootte heeft impuls ook een richting. De richting van de impuls is gelijk aan de richting van de snelheid van het object of de richting van de beweging van het object.
Impuls is recht evenredig met massa en snelheid. Hoe groter de massa, hoe groter de impuls. Evenzo geldt: hoe groter de snelheid, hoe groter de impuls. Neem bijvoorbeeld twee auto's, laten we zeggen auto A en auto B. Als de massa van auto A groter is dan de massa van auto B en beide auto's met dezelfde snelheid rijden, dan heeft auto A een grotere impuls dan auto B. Evenzo, als auto A en auto B dezelfde massa hebben en auto A sneller rijdt dan auto B, dan is de impuls van auto A groter dan de impuls van auto B. Als een object met massa niet beweegt of stilstaat, is de impuls van het object nul.
De internationale eenheid voor impuls is de kilogram meter per seconde, afgekort kg m/s.
Impuls
Impuls wordt gedefinieerd als het product van kracht of resulterende kracht met een tijdsinterval.
Impuls- Momentumstelling
De impuls-momentumstelling wordt verkregen door reductie De tweede wet van Newton in impulsvorm.
Informatie :
Contoh soal
1. Een bal van 1 kg wordt horizontaal geworpen met een snelheid van 2 m/s. De bal wordt vervolgens in dezelfde richting geslagen als de oorspronkelijke worp. De bal is 1 milliseconde in contact met de knuppel en zijn snelheid na het verlaten van de knuppel is 4 m/s. Hoeveel kracht oefent de knuppel uit op de bal?
Discussie
Het is bekend dat:
De bewegingsrichting van de bal is altijd hetzelfde, dus de beginsnelheid en de eindsnelheid hebben hetzelfde teken.
Gevraagd: kracht F
Antwoord :
2. Een bal van 1 kg wordt horizontaal naar rechts geworpen met een snelheid van 10 m/s. Na de impact beweegt de bal naar links met een snelheid van 20 m/s. Bepaal de grootte van de impuls die op de bal werkt.
Discussie
Het is bekend dat:
m = 1 kg, vo = 10 m/s, vt = -20 m/s
De bewegingsrichting of de richting van de snelheid van de bal is tegengesteld, daarom hebben de beginsnelheid en de eindsnelheid een verschillend teken.
Gevraagd: impuls (ik)
Antwoord :
I = m (vt - vo) = (1)(-20 – 10) = (1)(-30) = -30 kg m/s.
Het minteken geeft aan dat de richting van de impuls gelijk is aan de richting van de eindsnelheid van de bal (naar links).
3. Een leerling slaat een volleybal met een massa van 0,1 kg die aanvankelijk stilstaat. De hand van de leerling is 0,01 seconde in contact met de volleybal. Na de slag beweegt de volleybal met een snelheid van 2 m/s. (a) Hoeveel kracht oefent de hand van de leerling uit op de volleybal? (b) De derde wet van Newton stelt dat als de leerling een kracht uitoefent op de bal, de bal ook een kracht uitoefent op de leerling. Hoeveel kracht oefent de bal uit op de leerling? (c) Als de hand van de leerling 0,001 seconde in contact is met de volleybal, hoeveel kracht oefent de bal dan uit op de hand van de leerling?
Discussie
Het is bekend :
gevraagd : kracht F
Antwoorden :
(a) De kracht die de hand van de leerling op de bal uitoefent als de contacttijd 0,01 seconden is
(b) De kracht die de bal uitoefent op de hand van de leerling als de contacttijd 0,01 seconden is.
De derde wet van Newton: F actie = – F reactie
De kracht die de bal op de hand van de leerling uitoefent, is 200 Newton.
(c) De kracht die de bal uitoefent op de hand van de leerling als de contacttijd 0,001 seconden bedraagt
Op basis van de verkregen resultaten kan worden geconcludeerd dat de kracht die de bal op de hand van de leerling uitoefent groter is bij een kortere contacttijd. Deze grotere kracht veroorzaakt meer pijn in de hand van de leerling. Dit is te zien bij volleybal. Als je een hardere volleybal slaat, is de contacttijd tussen je hand en de bal korter dan wanneer je een zachtere bal slaat. Het verschil in contacttijd zorgt ervoor dat je hand meer pijn doet bij het slaan van een hardere bal.
4. Nationale examenopgave C61 nr. 13 2011/2012
Een rubberen bal van 75 gram wordt horizontaal gegooid totdat hij tegen een muur botst, zoals weergegeven in de afbeelding. Als de rubberen bal met dezelfde snelheid terugkaatst, is de resulterende impuls ...
Een 0
B. 1,5 Ns
C. 3,0 Ns
D. 3,7 Ns
E. 5,5 Ns
Discussie
Het is bekend :
Massa van de bal (m) = 75 gram = 0,075 kg
Snelheid begin (v)o) = -20 m/s
Eindsnelheid (v)t) = 20 m/sec
De bewegingsrichting van de bal (de richting van de snelheid) is tegengesteld, daarom hebben de beginsnelheid en de eindsnelheid een verschillend teken.
gevraagd : impuls
Antwoorden :
Impuls = verandering in momentum
I = Δp
I = m (vt - vo) = 0,075 (20 – (-20)) = 0,075 (20 + 20) = 0,075 (40)
I = 3 Ns
Ns staat voor Newtonseconde.
Het juiste antwoord is C.
5. Nationale examenopgave A81 nr. 13 2011/2012
Een bal van 20 gram wordt naar links gegooid met een snelheid v1 = 4 m/s. Nadat hij de muur raakt, stuitert hij naar rechts terug met een snelheid v2 = 2 m/s. De resulterende impuls is….
A. 0,24 Ns
B. 0,12 Ns
C. 0,08 Ns
D. 0,06 Ns
E. 0,04 Ns
Discussie
Het is bekend :
Massa van de bal (m) = 20 gram = 0,02 kg
Initiële snelheid (v)1) = – 4 m/s
Eindsnelheid (v)2) = 2 m/sec
De bewegingsrichting van de bal (de richting van de snelheid) is tegengesteld, daarom hebben de beginsnelheid en de eindsnelheid een verschillend teken.
gevraagd : impuls
Antwoorden :
Impuls = verandering in momentum
I = Δp
I = m (v2 - v1) = (0,02)(2 – (-4)) = (0,02)(2 + 4)
I = (0,02)(6) = 0,12 Ns
Het juiste antwoord is B.
