Impuls liniar
Impulsul liniar sau, în mod obișnuit, abreviat ca impuls, este definit ca produsul dintre masă și viteză.
p = mv
Descriere: p = impuls, m = masă (kilogram), v = viteză (metru/secundă)
Impulsul este o mărime vectorială, deci pe lângă faptul că are magnitudine, impulsul are și direcție. Direcția impulsului este aceeași cu direcția vitezei obiectului sau cu direcția mișcării obiectului.
Impulsul este direct proporțional cu masa și viteza. Cu cât masa este mai mare, cu atât impulsul este mai mare. În mod similar, cu cât viteza este mai mare, cu atât impulsul este mai mare. De exemplu, există două mașini, să zicem mașina A și mașina B. Dacă masa mașinii A este mai mare decât masa mașinii B și ambele mașini se mișcă cu aceeași viteză, atunci mașina A are un impuls mai mare decât mașina B. În mod similar, dacă mașinile A și mașina B au aceeași masă și mașina A se mișcă mai repede decât mașina B, atunci impulsul mașinii A este mai mare decât impulsul mașinii B. Dacă un obiect cu masă nu se mișcă sau este nemișcat, atunci impulsul obiectului este zero.
Unitatea internațională de măsură a impulsului este kilogram-metru/secundă, prescurtat kg m/s.
Impuls
Impulsul este definit ca produsul dintre forța sau forța rezultantă și intervalul de timp.
Teorema impuls-impuls
Teorema impuls-impuls se obține prin reducerea Ecuația celei de-a doua legi a lui Newton sub formă de impuls.
Informație :
Exemplu de probleme
1. O minge de 1 kg este aruncată orizontal cu o viteză de 2 m/s. Mingea este apoi lovită în aceeași direcție ca mingea inițială. Mingea este în contact cu bâta timp de 1 milisecundă, iar viteza sa după ce părăsește bâta este de 4 m/s. Ce forță exercită bâta asupra mingii?
Pembahasan
Se știe că:
Direcția de mișcare a mingii este aceeași, deci viteza inițială și viteza finală au același semn.
Întrebare: forța F
Jawab:
2. O minge de 1 kg este aruncată orizontal spre dreapta cu o viteză de 10 m/s. După ce este lovită, mingea se deplasează spre stânga cu o viteză de 20 m/s. Determinați magnitudinea impulsului care acționează asupra mingii.
Pembahasan
Se știe că:
m = 1 kg, vo = 10 m/s, vt = -20 m/s
Direcția de mișcare sau direcția vitezei bilei este opusă, prin urmare viteza inițială și viteza finală au semne diferite.
Întrebare: impuls (I)
Jawab:
Eu = m (v)t - vo) = (1)(-20 – 10) = (1)(-30) = -30 kg m/s.
Semnul negativ indică faptul că direcția impulsului este aceeași cu direcția vitezei finale a bilei (spre stânga).
3. Un elev lovește o minge de volei cu o masă de 0,1 kg, care inițial se află în repaus. Mâna elevului este în contact cu mingea de volei timp de 0,01 secunde. După ce este lovită, mingea de volei se mișcă cu o viteză de 2 m/s. (a) Ce forță exercită mâna elevului asupra mingii de volei? (b) A treia lege a lui Newton afirmă că, dacă elevul exercită o forță asupra mingii, mingea exercită și ea o forță asupra elevului. Ce forță exercită mingea asupra elevului? (c) Dacă mâna elevului este în contact cu mingea de volei timp de 0,001 secunde, ce forță exercită mingea asupra mâinii elevului?
Pembahasan
Este cunoscut :
Întrebat forța F
Jawab :
(a) Forța exercitată de mâna elevului asupra mingii dacă timpul de contact este de 0,01 secunde
(b) Forța exercitată de minge asupra mâinii elevului dacă timpul de contact este de 0,01 secunde
A treia lege a lui Newton: Acțiunea F = – reacția F
Mărimea forței exercitate de minge asupra mâinii elevului este de 200 de newtoni.
(c) Forța exercitată de minge asupra mâinii elevului dacă timpul de contact este de 0,001 secunde
Pe baza rezultatelor obținute, se poate concluziona că forța exercitată de minge asupra mâinii elevului este mai mare cu cât timpul de contact este mai scurt. Această forță mai mare provoacă mai multă durere în mâna elevului. Puteți observa acest lucru atunci când jucați volei. Dacă loviți o minge de volei mai tare, timpul de contact dintre mână și minge este mai scurt decât atunci când loviți o minge mai moale. Diferența de timp de contact face ca mâna să simtă mai multă durere atunci când lovește o minge mai tare.
4. Întrebarea C61 nr. 13 din cadrul examenului național 2011/2012
O minge de cauciuc de 75 de grame este aruncată orizontal până când lovește un perete, așa cum se arată. Dacă mingea de cauciuc sare înapoi cu aceeași viteză, impulsul rezultat este...
A. 0
B. 1,5 Ns
C. 3,0 Ns
D. 3,7 Ns
E. 5,5 Ns
Pembahasan
Este cunoscut :
Masa bilei (m) = 75 grame = 0,075 kg
Viteză început (v)o) = -20 m/s
Viteza finală (vt) = 20 m/s
Direcția de mișcare a bilei (direcția vitezei) este opusă, prin urmare viteza inițială și viteza finală au semne diferite.
Întrebat impuls
Jawab :
Impuls = schimbarea impulsului
I = Δp
Eu = m (v)t - vo) = 0,075 (20 – (-20)) = 0,075 (20 + 20) = 0,075 (40)
I = 3 Ns
Ns reprezintă Newton-ul secundă.
Răspunsul corect este C.
5. Întrebarea A81 nr. 13 din cadrul examenului național 2011/2012
O minge de 20 de grame este aruncată spre stânga cu o viteză v1 = 4 m/s. După ce lovește peretele, ricoșează spre dreapta cu o viteză v2 = 2 m/s. Impulsul rezultat este….
A. 0,24 Ns
B. 0,12 Ns
C. 0,08 Ns
D. 0,06 Ns
E. 0,04 Ns
Pembahasan
Este cunoscut :
Masa bilei (m) = 20 grame = 0,02 kg
Viteza inițială (v1) = – 4 m/s
Viteza finală (v2) = 2 m/s
Direcția de mișcare a bilei (direcția vitezei) este opusă, prin urmare viteza inițială și viteza finală au semne diferite.
Întrebat impuls
Jawab :
Impuls = schimbarea impulsului
I = Δp
Eu = m (v)2 - v1) = (0,02)(2 – (-4)) = (0,02)(2 + 4)
I = (0,02)(6) = 0,12 Ns
Răspunsul corect este B.
