Импульс – определение, формула, применение

Человек может использовать импульс на регулярной основе или время от времени. Это также принцип, который мы используем каждый раз, когда ударяем по мячу. Кроме того, мы рассмотрим импульс, формулу импульса, вывод формулы импульса и решенный случай в этой области. Мы также узнаем о взаимосвязи между импульсом и импульсом.

Мы пинали мяч, били боксерскую грушу и участвовали в спортивных состязаниях, используя любой тип мяча в нашей повседневной жизни; во всех этих действиях мы используем импульс, не осознавая этого. В итоге, что такое импульс и какое отношение он имеет к этим ситуациям? Мы должны сначала обсудить идею импульса, прежде чем мы сможем рассматривать импульс.

Импульс

The term “momentum” relates to the strength of something. It also serves as a gauge for how difficult it is to bring an item to a halt.

Кроме того, устойчивый или неподвижный объект не имеет движения или вообще не движется. Более того, огромный, медленно движущийся объект имеет значительный импульс, как и крошечный, быстро движущийся объект. Сила может влиять на скорость объекта в любом направлении. Кроме того, если скорость объекта меняется, изменяется и его импульс.

В легкой атлетике часто используется термин «импульс». Когда эксперт заявляет, что у игрока есть импульс, это означает, что человек действительно движется и что остановить его или ее чрезвычайно сложно. Поскольку тело с импульсом нельзя остановить, необходимо приложить силу против направления его движения в течение определенного периода времени. Чем больше импульс, тем труднее остановиться. В результате требуется большее количество энергии, а также значительное время для полной остановки тела. Скорость тела меняется, поскольку сила действует на него в течение определенного периода времени, и, следовательно, изменяется импульс тела.

Важность формулы

Формула импульса любого объекта задается как:

p = mv

where,

• m is the mass of object
• p is the momentum
• v is the velocity of object.

Кроме того, импульс — это вектор, равный произведению вектора скорости на массу. Но какова связь между импульсом и импульсом? Когда сила действует на объект в течение короткого периода времени, мера того, насколько сила изменяет импульс объекта, называется импульсом.

Импульс и его уравнение

Когда на тело действует результирующая сила, она вызывает ускорение, которое изменяет движение тела. Большая результирующая сила приведет к большему ускорению, чем малая результирующая сила. Если большие и малые силы действуют в разные периоды времени, общее изменение движения предмета может быть одинаковым. Сочетание силы и времени, которое она действует, является ценной величиной, которая приводит к определению импульса.

The product of the average net force acting on an item for a certain period of time is sometimes referred to as the impulse.

Вот формула импульса:

J = F × Δt

Here,

• J is the impulse
• Δt is the time interval
• F is the force.

Стоит отметить, что мы предполагаем, что сила остается постоянной во времени. Как и сила, импульс является векторной величиной с направлением.

Теорема об импульсе-импульсе

Человек должен знать механику столкновений. Законы количества движения и первый закон (известный как уравнение изменения импульса) управляют столкновениями. При столкновении тело подвергается воздействию силы в течение определенного периода времени, что приводит к изменению импульса. Тело либо замедляется, либо ускоряется, либо меняет направление под действием силы, действующей в течение определенного промежутка времени.

При столкновении предмет получает импульс, эквивалентный изменению импульса. Рассмотрим футболиста, который бежит по полю, когда сталкивается с защитником. Темп и импульс полузащитника меняются в результате контакта.

Теорема Импульс-Импульс помогает понять эти две концепции. Теорема просто утверждает, что изменение импульса объекта пропорционально количеству приложенного к нему импульса.

Альтернативная формула импульса задается как:

J = Δp = p_f − p_i

where,

• Δp is the change in momentum
• p_f is the final momentum
• p_i is the initial momentum

Since, mass of the object remains constant, it can also be given as:

J = m × (v_f−v_i)

where,

• m is mass of the object
• v_f is the final velocity
• v_i is the initial velocity

Самое главное, формула соотносит импульс с изменением импульса объекта. Кроме того, импульс может быть измерен в килограммах метров в секунду (кг м/с) или в ньютонах, умноженных на секунды (Нс).

Примеры импульсов

Несколько примеров импульса приведены ниже:

• Когда кто-то падает с кровати на пол, он получает больше повреждений, чем если бы он упал на кучу песка. Это происходит потому, что песок поддается больше, чем цементированный пол, увеличивая время контакта и уменьшая силовое воздействие.
• По той же причине нейлоновые веревки используются в скалолазании. Альпинисты используют нейлоновые веревки, чтобы закрепиться на скалах. Скалолаз начнет падать, если потеряет сцепление со скалой. В этом случае ее скорость в конечном итоге будет замедлена веревкой, что предотвратит опасное падение на землю внизу.
• Нападающих часто просят выполнять удары по мячу в играх с ракеткой и летучими мышами. Высокоскоростные видеоролики столкновений между битами/ракетками и мячами показали, что акт следования служит для увеличения продолжительности, в течение которой происходит столкновение. В теореме об изменении импульса-импульса это увеличение времени должно привести к изменению другой переменной.

Примеры проблем

Проблема 1: Предмет останавливается, когда сталкивается с твердой стеной. Рассчитайте импульс тела, если тело массой 2,0 кг двигалось со скоростью 10 м/с до столкновения со стеной.

Решение:

Given:

Mass of the object, m = 2.0 kg

Initial velocity of the ball, v_i = 10 m/s

Final velocity of the ball, v_f = 0 m/s

The formula for impulse is:

J = m × (v_f − v_i)

Substitute all the values in the above equation.

J = 2 × (0 – 10) kg m/s

 = -20 kg m/s

Hence, the impulse on the object is -20 kg m/s.

Задача 2. Игрок в гольф ударяет по мячу массой 100 г со скоростью 50 м/с. Клюшка для гольфа находится в контакте с мячом в течение 2 мс. Вычислите среднюю силу, приложенную клюшкой к мячу?

Решение:

Given:

Change in the velocity, Δv = 50 m/s

Mass of the ball, m = 100 g = 0.1 kg

Time of contact, t = 2 ms = 0.002 s

The formula of impulse is:

J = F × Δt = m × Δv

F = m × Δv / Δt

Substitute all the values in the above equation.

F = (0.1) × (50) / 0.002 N

  =2500 N

Hence, the average force applied on the ball is 2500 N.

Задача 3: Какие два закона управляют столкновениями?

Отвечать:

The laws of momentum and Newton’s first law governs collisions. These laws together gives the impulse equation which simply asserts that the change in an object’s momentum is proportional to the amount of impulse applied to it.

Проблема 4: Почему человек получает больше травм, падая на пол, чем на песок?

Отвечать:

When someone falls from a bed onto a floor, they sustain more damage than if they fall onto a heap of sand. This occurs because the sand yields more than the cemented floor, increasing the contact time and reducing the force effect.

Задача 5. Рассчитайте импульс тела, удар которого силой 500 Н при времени контакта, равном 0,1 с.

Решение:

Given:

The force exerted on body, F = 500 N

Time of contact, Δt = 0.1 s

The formula for impulse is:

J = F × Δt

  =(500) × (0.1) N s

  = 50 N s

Hence, the impulse on body is 50 N s.