Pęd liniowy
Pęd liniowy, powszechnie nazywany pędem, definiowany jest jako iloczyn masy i prędkości.
p = średnia wartość
Opis: p = pęd, m = masa (kilogram), v = prędkość (metr na sekundę)
Pęd jest wielkością wektorową, więc oprócz wartości ma również kierunek. Kierunek pędu jest taki sam, jak kierunek prędkości obiektu lub kierunek jego ruchu.
Pęd jest wprost proporcjonalny do masy i prędkości. Im większa masa, tym większy pęd. Podobnie, im większa prędkość, tym większy pęd. Na przykład, mamy dwa samochody, powiedzmy samochód A i samochód B. Jeśli masa samochodu A jest większa niż masa samochodu B i oba samochody poruszają się z tą samą prędkością, to samochód A ma większy pęd niż samochód B. Podobnie, jeśli samochody A i samochód B mają tę samą masę, a samochód A porusza się szybciej niż samochód B, to pęd samochodu A jest większy niż pęd samochodu B. Jeśli obiekt mający masę nie porusza się lub jest nieruchomy, to pęd obiektu wynosi zero.
Międzynarodową jednostką pędu jest kilogram metr / sekunda, w skrócie kg m/s.
puls
Impuls definiuje się jako iloczyn siły lub siły wypadkowej i przedziału czasu.
Twierdzenie o impulsie-pędzie
Twierdzenie o impulsie i pędzie uzyskuje się poprzez redukcję Równanie drugiego prawa Newtona w postaci pędu.
Keterangan:
Przykłady soal
1. Piłka o masie 1 kg została rzucona poziomo z prędkością 2 m/s. Następnie piłka została odbita w tym samym kierunku co piłka pierwotna. Piłka pozostaje w kontakcie z kijem przez 1 milisekundę, a jej prędkość po odbiciu od kija wynosi 4 m/s. Z jaką siłą kij wywiera siłę na piłkę?
Pembahasan
Wiadomo, że:
Kierunek ruchu piłki jest taki sam, więc prędkość początkowa i prędkość końcowa mają ten sam znak.
Zapytano: siła F
Jawab:
2. Piłkę o masie 1 kg rzucono poziomo w prawo z prędkością 10 m/s. Po odbiciu piłka porusza się w lewo z prędkością 20 m/s. Określ wartość impulsu działającego na piłkę.
Pembahasan
Wiadomo, że:
m = 1 kg, vo = 10 m/s, vt = -20 m/s
Kierunek ruchu, czyli kierunek prędkości piłki, jest przeciwny, dlatego prędkość początkowa i prędkość końcowa mają różne znaki.
Zapytano: impuls (I)
Jawab:
I = m (vt - vo) = (1)(-20 – 10) = (1)(-30) = -30 kg·m/s.
Znak ujemny oznacza, że kierunek impulsu jest taki sam, jak kierunek końcowej prędkości piłki (w lewo).
3. Uczeń uderza piłkę do siatkówki o masie 0,1 kg, która początkowo pozostaje w spoczynku. Dłoń ucznia pozostaje w kontakcie z piłką przez 0,01 sekundy. Po uderzeniu piłka porusza się z prędkością 2 m/s. (a) Jaką siłę wywiera ręka ucznia na piłkę do siatkówki? (b) Trzecia zasada dynamiki Newtona głosi, że jeśli uczeń wywiera siłę na piłkę, piłka również wywiera siłę na ucznia. Jaką siłę wywiera piłka na ucznia? (c) Jeśli ręka ucznia pozostaje w kontakcie z piłką przez 0,001 sekundy, jaką siłę wywiera piłka na jego dłoń?
Pembahasan
Wiadomo, że :
Zapytano : siła F
Odpowiedź :
(a) Siła wywierana przez rękę ucznia na piłkę, jeżeli czas kontaktu wynosi 0,01 sekundy
(b) Siła wywierana przez piłkę na rękę ucznia, jeżeli czas kontaktu wynosi 0,01 sekundy
Trzecie prawo Newtona: F działania = – F reakcji
Wartość siły, z jaką piłka wywierała na rękę ucznia, wynosiła 200 niutonów.
(c) Siła wywierana przez piłkę na rękę ucznia, jeżeli czas kontaktu wynosi 0,001 sekundy
Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że siła wywierana przez piłkę na dłoń ucznia jest większa, gdy czas kontaktu jest krótszy. Ta większa siła powoduje większy ból dłoni ucznia. Widać to podczas gry w siatkówkę. Uderzając w twardszą piłkę, czas kontaktu dłoni z piłką jest krótszy niż w przypadku uderzenia w piłkę miękką. Różnica w czasie kontaktu powoduje, że dłoń odczuwa większy ból podczas uderzenia twardszą piłką.
4. Egzamin Ogólnopolski 2011/2012 Pytanie C61 nr 13
75-gramowa gumowa piłka jest rzucana poziomo, aż uderzy w ścianę, jak pokazano na rysunku. Jeśli gumowa piłka odbije się z tą samą prędkością, impuls wyniesie ...
A. 0
B. 1,5 Ns
C. 3,0 Ns
D. 3,7 Ns
E. 5,5 Ns
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa piłki (m) = 75 gramów = 0,075 kg
Prędkość początek (v)o) = -20 m/s
Prędkość końcowa (vt) = 20 m/s
Kierunek ruchu piłki (kierunek prędkości) jest przeciwny, dlatego prędkość początkowa i prędkość końcowa mają różne znaki.
Zapytano :impuls
Odpowiedź :
Impuls = zmiana pędu
I = Δp
I = m (vt - vo) = 0,075 (20 – (-20)) = 0,075 (20 + 20) = 0,075 (40)
I = 3 Ns
Ns oznacza Newtona drugiego.
Prawidłowa odpowiedź to C.
5. Egzamin Państwowy 2011/2012 Pytanie A81 nr 13
20-gramowa piłka została rzucona w lewo z prędkością v1 = 4 m/s. Po uderzeniu w ścianę odbija się w prawo z prędkością v2 = 2 m/s. Wytworzony impuls wynosi…
A. 0,24 Ns
B. 0,12 Ns
C. 0,08 Ns
D. 0,06 Ns
E. 0,04 Ns
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa piłki (m) = 20 gramów = 0,02 kg
Prędkość początkowa (v1) = – 4 m/s
Prędkość końcowa (v2) = 2 m/s
Kierunek ruchu piłki (kierunek prędkości) jest przeciwny, dlatego prędkość początkowa i prędkość końcowa mają różne znaki.
Zapytano :impuls
Odpowiedź :
Impuls = zmiana pędu
I = Δp
I = m (v2 - v1) = (0,02)(2 – (-4)) = (0,02)(2 + 4)
I = (0,02)(6) = 0,12 Ns
Prawidłowa odpowiedź to B.
