Momentum og impuls (formler, eksempler på problemer, forhold)

Broer, der ofte passeres af store lastbiler, vil normalt blive beskadiget hurtigere end broer, der kun passeres af mindre køretøjer. Tilsyneladende hænger det sammen og kan forklares med formlen for momentum og impuls i fysik.

Momentum og impuls er to relaterede begreber. Det er nødvendigt at lære af forståelsen, forholdet mellem de to til den formel, der bruges til at løse et problem. Se hele forklaringen nedenfor.

Hvad er Momentum?

Alle objekter, der kan bevæge sig, skal have deres eget momentum. I fysik er definitionen af ​​momentum en vektorstørrelse, hvis retning er den samme som retningen af ​​objektets hastighed.

Relateret til det foregående udsagn refererer momentum også til produktet af den samlede vægt af et objekt og hastigheden af ​​et objekt. Kort sagt er momentum et mål for vanskeligheden ved at få et objekt til at stoppe med at bevæge sig.

Momentum, som et objekt besidder, påvirkes af to ting, nemlig masse og hastighed. Hvis objekt A har en tung masse, så er dens momentum også stor. Ligeledes med hastighed, vil momentum af objekt B stige, jo hurtigere objektet bevæger sig.

Lad os forstå ved at tage et simpelt eksempel. To kirsebær med samme vægt, men placeret på grene af forskellig højde, derefter kirsebær på Høje grene vil forårsage mere smerte, når de falder på fødderne end kirsebærtræer på lavere grene lav.

Et andet eksempel er, når der er en kollision mellem 2 køretøjer. Køretøjer, der har en højere hastighed, vil selvfølgelig opleve mere alvorlige skader end andre køretøjer, der er langsommere.

Læs: Forretningsformel

Hvad er impuls?

Kort sagt er en impuls en ændring i momentum, der beviser, at de to begreber faktisk er relaterede. Impuls er produktet af kraft og tid, så længe kraften virker på en genstand.

Derudover er impuls defineret som en vektorstørrelse, hvis retning er den samme som kraftens retning. Dette koncept viser det faktum, at en stor kraft er nødvendig for at flytte en genstand, der var i hvile, eller for at stoppe en genstand, der var i bevægelse.

Det nemmeste eksempel til at illustrere en impuls er, når en spiller sparker bolden i en bestemt retning. Øjeblikket mellem, hvor du påfører bolden en kraft ved at svinge foden, indtil foden endelig rører bolden, kaldes impulsen.

Læs: Newtons love 1, 2, 3

Momentum og impulsformler

Hvordan kender man momentum og impuls? Der er en formel, der bruges til at beregne de to fysikkoncepter.

en. Momentum beregning

I beregningen anvendes følgende momentumformel:

p = m v

Formlen viser momentum som en vektorstørrelse, der har en retning. På den måde kan bevægelsesretningen af ​​et objekt allerede kendes, hvis størrelsen af ​​dets momentum findes.

b. Impulstælling

Formlen til beregning af impulser er som følger:

Selvom impuls og momentum er to relaterede begreber, har impuls stadig en uafhængig formel. Det vil sige, at formlen bruges, når objektets hastighed og samlede vægt er ukendt.

I mellemtiden, når masse og hastighed er klart kendt, bruger beregningen en formel, der angiver forholdet mellem de to begreber.

Forholdet mellem momentum og impuls

Momentum og impuls har en sammenhæng, som er angivet i impuls-momentum-sætningen, nemlig at impulsen, der virker på et objekt, er den samme som den ændring i momentum, der sker på objektet.

Forholdet mellem de to kan tydeligt ses i Newtons anden lov. Udsagnet i Newtons anden lov understreger, at størrelsen af ​​den kraft, der udøves på objekt A, vil være lig med den ændring i momentum, der opstår pr. tidsenhed.

I matematiske ligninger er forholdet mellem momentum og impuls udtrykt som følger:

p refererer til ændringen i momentum ( p2 – p1)

Læs: Power Dimension

Eksempel på spørgsmål og diskussion

En effektiv måde at forstå momentum og impulsformlerne dybere er at øve sig i at løse problemer. Her er nogle eksempler på spørgsmål om impuls og momentum sammen med en komplet diskussion:

1. En person kaster en bold på 0,15 kg med en hastighed på 20 m/s. Herefter slås bolden med en stok, så den bevæger sig i en anden retning med en hastighed på 20 m/s. Beregn den impuls, som stokken giver til bolden!

Baseret på spørgsmålene er nogle af de kendte data:

Ud fra disse beregninger kan det ses, at impulsen er – 6 Ns.

2. Mirna kører på motorcykel med en hastighed på 30 m/s. Motorcyklens masse er 200 kg. Sæt momentum!

Ud fra spørgsmålet kan det ses som følger:

På denne måde er momentum på Mirnas motorcykel 6000 kg m/s.

3. Bayu holder en bold, der vejer 0,5 kg. Bolden begynder at bevæge sig med en hastighed på 4 m/s. Herefter ramte Ardi bolden ved at give den modsatte kraft, så boldens hastighed ændrede sig til 8 m/s. Hvis bolden rører battet i 0,01 sekunder, så beregn hvor meget ændring i momentum der sker!

Ud fra spørgsmålet vides det:

I problemet er det, der bliver spurgt, om ændringen i momentum, hvilket betyder det samme som impulsen. Så bliver regnestykket:

Så ændringen i boldens impuls eller momentum er – 6 m/s.

4. En stor lastbil på 2 tons køres med en hastighed på 72 km/t. Mens den drejede ved en gaffel, ramte lastbilen en pæl og holdt op med at bevæge sig i 0,1 sekund. Hvad er den gennemsnitlige kraft (F) på lastbilen på tidspunktet for kollisionen?

Ud fra spørgsmålet kan det ses:

Nu forstår du om momentum og impuls, ikke? Momentumformlen bruges til at finde ud af, hvor meget momentum et objekt i bevægelse har. Ændringen i et objekts momentum er lig med impulsen på det objekt.