Содержание
От раскачивания маятника до шара, катящегося по склону, импульс служит полезным способом для расчета физических свойств объектов. Вы можете рассчитать импульс для каждого объекта в движении с определенной массой. Независимо от того, является ли это планета на орбите вокруг Солнца или электроны сталкиваются друг с другом на высоких скоростях, импульс всегда является произведением массы и скорости объекта.
Рассчитать импульс
Вы рассчитываете импульс, используя уравнение
р = мвгде импульс п измеряется в кг м / с, масса м в кг и скорости v в м / с. Это уравнение для импульса в физике говорит вам, что импульс - это вектор, который указывает направление скорости объекта. Чем больше масса или скорость движущегося объекта, тем больше будет импульс, и формула применяется ко всем масштабам и размерам объектов.
Если электрон (с массой 9,1 × 10 −31 кг) двигался в 2,18 × 106 м / с, импульс является произведением этих двух значений. Вы можете умножить массу 9,1 × 10 −31 кг и скорость 2,18 × 106 м / с, чтобы получить импульс 1,98 × 10 −24 кг м / с. Это описывает импульс электрона в боровской модели атома водорода.
Изменение импульса
Вы также можете использовать эту формулу для расчета изменения импульса. Изменение импульса Dgr; P («дельта р») определяется как разница между импульсом в одной точке и импульсом в другой точке. Вы можете написать это как Δp = м1v1 - м2v2 для массы и скорости в точке 1 и массы и скорости в точке 2 (указано в нижних индексах).
Вы можете написать уравнения для описания двух или более объектов, которые сталкиваются друг с другом, чтобы определить, как изменение импульса влияет на массу или скорость объектов.
Сохранение Импульса
Аналогичным образом, удары шаров в бассейне друг против друга переносят энергию от одного шара к другому, объекты, которые сталкиваются друг с другом, передают импульс. Согласно закону сохранения импульса полный импульс системы сохраняется.
Вы можете создать формулу полного импульса как сумму импульсов для объектов до столкновения и установить ее равной общему импульсу объектов после столкновения. Этот подход может быть использован для решения большинства проблем физики, связанных со столкновениями.
Пример сохранения импульса
Имея дело с проблемами сохранения импульса, вы учитываете начальные и конечные состояния каждого из объектов в системе. Начальное состояние описывает состояния объектов непосредственно перед столкновением, а конечное состояние - сразу после столкновения.
Если автомобиль 1500 кг (A) с движением со скоростью 30 м / с в +Икс направление врезалось в другую машину (B) с массой 1500 кг, двигаясь со скоростью 20 м / с в -Икс направление, по существу объединяющееся при ударе и продолжающее двигаться после этого, как если бы они были единой массой, какова будет их скорость после столкновения?
Используя сохранение импульса, вы можете установить начальный и конечный суммарный импульс столкновения равными друг другу как пTi = пTе _or _p + пВ = пTf для импульса автомобиля А, п и импульс автомобиля B, пВ. Или в полном объеме, с мкомбинированный Как общая масса объединенных автомобилей после столкновения:
m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi} = m_ {комбинированный} v_fгде vе является конечной скоростью объединенных автомобилей, а индексы «i» означают начальные скорости. Вы используете -20 м / с для начальной скорости автомобиля B, потому что он движется в -Икс направление. Разделить на мкомбинированный (и наоборот для ясности) дает:
v_f = frac {m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi}} {m_ {комбинированный}}И, наконец, подставляя известные значения, отмечая, что мкомбинированный это просто м + мВ, дает:
begin {align} v_f & = frac {1500 {kg} × 30 {m / s} + 1500 {kg} × -20 {m / s}} {(1500 + 1500) {kg} } & = frac {45000 {кг м / с} - 30000 {кг м / с}} {3000 {kg}} & = 5 {м / с} end {выровненный}Обратите внимание, что, несмотря на равные массы, тот факт, что автомобиль A двигался быстрее, чем автомобиль B, означает, что объединенная масса после столкновения продолжает двигаться в +Икс направление.