力は衝動とどう違うのですか? +例

力は衝動とどう違うのですか? +例
Anonim

多くの場合、我々は物体の速度の変化を観察しますが、力がどれくらいの期間かけられたかはわかりません。インパルスは力の積分です。それは勢いの変化です。また、衝突でオブジェクトがどのように相互作用したかが正確にわからない場合に、力を概算するのに役立ちます。

例1:ある時点で時速50 kmで車を走っていて、後で停車した場合、車を停止させるためにどれだけの力が使用されたかわかりません。ブレーキを軽く踏むと、長期間停止します。ブレーキをしっかり踏むと、非常に短時間で停止します。

運動量がどれだけ変化したかを計算できます。停止した自動車の運動量はゼロです。そして動いている車の運動量は、質量と速度の積に等しい。

#delp = mv - p_f#

この勢いの変化は衝動です。

時速50 kmで1000 kgの車の運動量は、次の式で与えられます。

#delp = 1000 * 50 - 0 = 50000(kg * km)/ h#

使いやすくするために、これをNewtonsに変換しましょう。

#50000 * 1000 m /(km)* 3600 s / h = 13880 N * s

1秒で車を止めたい場合、平均の力は13880 Nである必要があります。車を停止するのに2秒あれば、この力の半分でそれを行うことができます。

#(13880 Ns)/(2s)= 6940 N#

木やコンクリートブロックのような非常に硬い物体にぶつかった場合、車が止まるまでの時間はほとんどないことを認識してください。関係する力はものすごくなります。均一な力で1秒以内に停止するには、7メートルの停止距離が必要です。それは非常に難しいところです。たった1 cmの停止距離を考えると、車は停止するためにちょうど0.07秒しかないでしょう。停止力が大きくなります。

#(13880Ns)/(0.07s)= 200000N#

車の通常の動きは、通常のビデオカメラで観察するのは簡単です。ソリッドオブジェクト間の衝突はそれほど単純ではありません。

例2:40 m / sで投げられた野球場のピッチがバットで打たれ、45 m / sでセンターフィールドの壁を越えて進むとします。速度の変化は85 m / sです(衝突した後は反対方向に移動していることを覚えておいてください)。ボールの質量を知ることで、インパルスを計算できます。しかし、ボールがバットに接触していた時間を決定するには非常に高速のカメラが必要です。我々はインパルスを計算することができ、そしてこの情報を用いて平均力と最大力の良い近似を作る。