Линейный импульс
Линейный импульс, или, как его обычно сокращают, импульс, определяется как произведение массы и скорости.
р = мв
Описание: p = импульс, m = масса (килограмм), v = скорость (метр/секунда)
Импульс — это векторная величина, поэтому, помимо величины, импульс также имеет направление. Направление импульса совпадает с направлением скорости объекта или направлением его движения.
Импульс прямо пропорционален массе и скорости. Чем больше масса, тем больше импульс. Аналогично, чем больше скорость, тем больше импульс. Например, есть две машины, скажем, машина А и машина В. Если масса машины А больше массы машины В, и обе машины движутся с одинаковой скоростью, то импульс машины А больше, чем импульс машины В. Аналогично, если машины А и В имеют одинаковую массу, и машина А движется быстрее, чем машина В, то импульс машины А больше, чем импульс машины В. Если объект с массой не движется или находится в состоянии покоя, то импульс объекта равен нулю.
Международной единицей измерения импульса является килограмм-метр/секунда, сокращенно кг м/с.
Импульс
Импульс определяется как произведение силы или результирующей силы на временной интервал.
Теорема Импульс-Момент
Теорема об импульсе и моменте импульса получается путем сведения Уравнение второго закона Ньютона в форме импульса.
Информация :
Примеры заданий
1. Мяч массой 1 кг брошен горизонтально со скоростью 2 м/с. Затем мяч ударяют в том же направлении, что и первоначальный мяч. Мяч находится в контакте с битой в течение 1 миллисекунды, и его скорость после отрыва от биты составляет 4 м/с. Какую силу оказывает бита на мяч?
Обсуждение
Известно, что:
Направление движения мяча одинаково, поэтому начальная и конечная скорости имеют одинаковый знак.
Вопрос: сила F
Джаваб:
2. Мяч массой 1 кг брошен горизонтально вправо со скоростью 10 м/с. После удара мяч движется влево со скоростью 20 м/с. Определите величину импульса, действующего на мяч.
Обсуждение
Известно, что:
м = 1 кг, vo = 10 м/с, vt = -20 м/с
Направление движения или направление скорости мяча противоположно, поэтому начальная и конечная скорости имеют разные знаки.
Вопрос: импульс (I)
Джаваб:
I = m (vt - vo) = (1)(-20 – 10) = (1)(-30) = -30 кг м/с.
Отрицательный знак указывает на то, что направление импульса совпадает с направлением конечной скорости мяча (влево).
3. Ученик ударяет по волейбольному мячу массой 0,1 кг, который изначально находится в состоянии покоя. Рука ученика находится в контакте с мячом в течение 0,01 секунды. После удара мяч движется со скоростью 2 м/с. (а) Какую силу оказывает рука ученика на волейбольный мяч? (б) Третий закон Ньютона гласит, что если ученик оказывает силу на мяч, то мяч также оказывает силу на ученика. Какую силу оказывает мяч на ученика? (в) Если рука ученика находится в контакте с волейбольным мячом в течение 0,001 секунды, какую силу оказывает мяч на руку ученика?
Обсуждение
Известен :
Задан вопрос : сила F
Джаваб :
(а) Сила, приложенная рукой ученика к мячу, если время контакта составляет 0,01 секунды.
(b) Сила, действующая со стороны мяча на руку ученика, если время контакта составляет 0,01 секунды.
Третий закон Ньютона: F действия = – F реакции
Величина силы, действующей со стороны мяча на руку ученика, составляет 200 Ньютонов.
(c) Сила, действующая со стороны мяча на руку ученика, если время контакта составляет 0,001 секунды.
На основании полученных результатов можно сделать вывод, что сила, оказываемая мячом на руку ученика, больше при более коротком времени контакта. Эта большая сила вызывает большую боль в руке ученика. Это можно наблюдать на примере игры в волейбол. Если вы ударяете по более сильному мячу, время контакта между вашей рукой и мячом короче, чем при ударе по более мягкому мячу. Разница во времени контакта приводит к тому, что рука чувствует большую боль при ударе по более сильному мячу.
4. Вопрос C61 № 13 Национального экзамена 2011/2012 года.
Резиновый мяч массой 75 граммов бросают горизонтально до тех пор, пока он не ударится о стену, как показано на рисунке. Если резиновый мяч отскочит с той же скоростью, то величина силы равна импульс Тот мяч, который попал в цель, был…
0
Б. 1,5 Нс
С. 3,0 Нс
Д. 3,7 Нс
Е. 5,5 Нс
Обсуждение
Известен :
Масса шара (m) = 75 грамм = 0,075 кг
Кечепатан начало (v)o) = -20 м/с
Конечная скорость (v)t) = 20 м/с
Направление движения мяча (направление скорости) противоположно, поэтому начальная и конечная скорости имеют разные знаки.
Задан вопрос : импульс
Джаваб :
Импульс = изменение импульса
I = Δp
I = m (vt - vo) = 0,075 (20 – (-20)) = 0,075 (20 + 20) = 0,075 (40)
I = 3 Нс
Ns означает ньютон-секунду.
Правильный ответ — C.
5. Вопрос A81 № 13 Национального экзамена 2011/2012 года.
Мяч массой 20 граммов брошен со скоростью v.1 = 4 м/с влево. После удара о стену отскакивает со скоростью v.2 = 2 м/с вправо. Величина создаваемого импульса равна…
А. 0,24 Нс
Б. 0,12 Нс
С. 0,08 Нс
Д. 0,06 Нс
Е. 0,04 Нс
Обсуждение
Известен :
Масса шара (m) = 20 грамм = 0,02 кг
Начальная скорость (v)1) = – 4 м/с
Конечная скорость (v)2) = 2 м/с
Направление движения мяча (направление скорости) противоположно, поэтому начальная и конечная скорости имеют разные знаки.
Задан вопрос : импульс
Джаваб :
Импульс = изменение импульса
I = Δp
I = m (v2 - v1) = (0,02)(2 – (-4)) = (0,02)(2 + 4)
I = (0,02)(6) = 0,12 Нс
Правильный ответ — B.
