כיצד כוח שונה מהדחף? + דוגמה

כיצד כוח שונה מהדחף? + דוגמה
Anonim

במקרים רבים אנו מבחינים בשינויים במהירות של אובייקט, אך איננו יודעים כמה זמן הופעל הכוח. אימפולס הוא אינטגרל של כוח. זהו השינוי בתנע. וזה שימושי עבור אומדן כוחות כאשר אנחנו לא יודעים בדיוק איך אובייקטים אינטראקציה בהתנגשות.

דוגמה 1: אם אתה נוסע לאורך הכביש במכונית ב 50 קמ / שעה בשלב כלשהו בזמן ואתה מגיע לעצור מאוחר יותר, אתה לא יודע כמה כוח שימש כדי לעצור את המכונית. אם אתה לוחץ על הבלמים בקלילות, אתה נעצר על פני תקופה ארוכה של זמן. אם אתה לוחץ על הבלמים בחוזקה, אתה יעצור בתוך זמן קצר מאוד.

אתה יכול לחשב כמה המומנטום השתנה. המומנטום של עצר עצר את המכונית הוא אפס. המומנטום של מכונית זזה שווה למסה פעמים מהירות.

#delp = mv - p_f #

שינוי מומנטום זה הוא הדחף.

מכונית של 1000 ק"ג ב 50 קמ"ש יש תנופה ניתנה על ידי:

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

בואו להמיר את זה ניוטון עבור קלות שימוש:

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

אם אנחנו רוצים לעצור את המכונית תוך שנייה, הכוח הממוצע צריך להיות 13880 נ 'אם יש לנו 2 שניות לעצור את המכונית, זה יכול להיעשות עם מחצית של כוח זה:

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

להכיר בכך שאם אתה מכה אובייקט מוצק מאוד כמו עץ או בלוק בטון, המכונית יש מעט מאוד זמן להגיע לעצור. הכוחות המעורבים נעשים עצומים. עצירה ב 1 השני עם כוח אחיד דורש 7 מטרים של מרחק עצירה. זה עצור קשה מאוד. בהתחשב במרחק עצירה של רק 1 ס"מ, המכונית תהיה רק 0.07 שניות כדי לעצור. כוח עצירה הופך ענק.

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

התנועה הרגילה של מכונית קל להתבונן עם מצלמת וידאו רגילה. התנגשות בין חפצים מוצקים אינה פשוטה.

דוגמה 2: שקול כדור בייסבול נזרק ב 40 מ '/ s הוא פגע עטלף וראשי החוצה מעל הקיר במרכז השדה ב 45 מ ש. השינוי במהירות הוא 85 m / s (זכור כי הוא נוסע בכיוון ההפוך אחרי שהוא נפגע). לדעת את מסת הכדור אנו יכולים לחשב את הדחף. אבל זה לוקח מצלמה במהירות גבוהה מאוד כדי לקבוע כמה זמן הכדור היה במגע עם המחבט. אנחנו יכולים לחשב את הדחף, ועם מידע זה לעשות קצת קירוב טוב של הכוח הממוצע והמקסימלי.