力量与冲动有何不同? +示例

力量与冲动有何不同? +示例
Anonim

在许多情况下,我们观察到物体速度的变化,但我们不知道力的作用时间。冲动是力量的积分。这是势头的变化。当我们不确切地知道物体在碰撞中如何相互作用时,它对于近似力很有用。

示例1:如果您在某个时间点以50公里/小时的速度沿着公路行驶并且稍后停下来,您不知道用多少力来使汽车停下来。如果轻轻踩刹车,你会在很长一段时间内停下来。如果你用力按下制动器,你会在很短的时间内停下来。

您可以计算动量变化的程度。停止停车的势头为零。移动汽车的动量等于质量乘以速度。

#delp = mv - p_f#

动量的这种变化就是冲动。

以50公里/小时的速度行驶1000公斤汽车的动力来自:

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

让我们将其转换为牛顿以方便使用:

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

如果我们想在1秒内停车,平均力量需要为13880 N.如果我们有2秒钟停车,可以用一半的力量完成:

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

认识到如果你碰到一个非常坚固的物体,如树或混凝土块,汽车很少有时间停下来。所涉及的力量变得巨大。用均匀的力在1秒内停止需要7米的停止距离。那是一个非常艰难的停留。如果停车距离只有1厘米,那么汽车只需0.07秒就可以停下来。停止力变得巨大。

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

使用普通摄像机很容易观察到汽车的通常运动。固体物体之间的碰撞并不那么简单。

示例2:考虑以40米/秒的速度投掷的棒球投球被击球击中并以45米/秒的速度越过中心场墙。速度的变化是85米/秒(记住它在击中后以相反的方向行进)。知道球的质量我们可以计算出冲动。但它需要一个非常高速的相机来确定球与球棒接触的时间。我们可以计算出脉冲,并利用这些信息对平均力和最大力做出一些很好的近似。