Momentum und Impuls (Formeln, Beispielprobleme, Beziehungen)

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Brücken, die oft von großen LKWs passiert werden, werden in der Regel schneller beschädigt als Brücken, die nur von kleineren Fahrzeugen passiert werden. Anscheinend hängt es zusammen und lässt sich durch die Formel für Impuls und Impuls in der Physik erklären.

Momentum und Impuls sind zwei verwandte Konzepte. Es ist notwendig, aus dem Verständnis die Beziehung zwischen den beiden zu der Formel zu lernen, die zur Lösung eines Problems verwendet wird. Sehen Sie sich die vollständige Erklärung unten an.

Inhaltsverzeichnis

Was ist Momentum?

Was ist Momentum?

Alle Objekte, die sich bewegen können, müssen einen eigenen Impuls haben. In der Physik ist die Definition des Impulses eine Vektorgröße, deren Richtung dieselbe ist wie die Richtung der Geschwindigkeit des Objekts.

Im Zusammenhang mit der vorherigen Aussage bezieht sich Impuls auch auf das Produkt aus dem Gesamtgewicht eines Objekts und der Geschwindigkeit eines Objekts. Einfach ausgedrückt ist Impuls ein Maß für die Schwierigkeit, ein Objekt zum Stillstand zu bringen.

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Der Impuls eines Objekts wird durch zwei Dinge beeinflusst, nämlich Masse und Geschwindigkeit. Wenn Objekt A eine schwere Masse hat, dann ist auch sein Impuls groß. Ähnlich wie bei der Geschwindigkeit nimmt der Impuls von Objekt B zu, je schneller sich das Objekt bewegt.

Lassen Sie es uns anhand eines einfachen Beispiels verstehen. Zwei Kirschen mit gleichem Gewicht, aber auf unterschiedlich hohen Ästen, dann die Kirsche dran Hohe Äste verursachen mehr Schmerzen, wenn sie auf die Füße fallen, als Kirschbäume auf niedrigeren Ästen niedrig.

Ein weiteres Beispiel ist eine Kollision zwischen 2 Fahrzeugen. Fahrzeuge mit einer höheren Geschwindigkeit werden natürlich stärker beschädigt als andere Fahrzeuge, die langsamer sind.

Lesen: Geschäftsformel

Was ist Impuls?

Was ist Impuls?

Kurz gesagt, ein Impuls ist eine Impulsänderung, die beweist, dass die beiden Konzepte tatsächlich verwandt sind. Impuls ist das Produkt aus Kraft und Zeit, solange die Kraft auf ein Objekt wirkt.

Außerdem ist der Impuls als Vektorgröße definiert, deren Richtung mit der Richtung der Kraft übereinstimmt. Dieses Konzept zeigt die Tatsache, dass eine große Kraft erforderlich ist, um ein ruhendes Objekt zu bewegen oder ein sich bewegendes Objekt anzuhalten.

Das einfachste Beispiel zur Veranschaulichung eines Impulses ist, wenn ein Spieler den Ball in eine bestimmte Richtung schießt. Der Moment zwischen dem Aufbringen einer Kraft auf den Ball, indem Sie Ihren Fuß schwingen, bis der Fuß schließlich den Ball berührt, wird als Impuls bezeichnet.

Lesen: Newtonsche Gesetze 1, 2, 3

Impuls- und Impulsformeln

Wie erkennt man Momentum und Impuls? Es gibt eine Formel, die zur Berechnung der beiden physikalischen Konzepte verwendet wird.

a. Momentum-Berechnung

Bei der Berechnung wird folgende Impulsformel verwendet:

p = m v

Symbol p: Impuls in Einheiten von kg m/s

Das Symbol m ist das Gesamtgewicht des Objekts oder der Masse in kg

Symbol v: Geschwindigkeit in Einheiten v

Die Formel zeigt den Impuls als Vektorgröße, die eine Richtung hat. Auf diese Weise kann die Bewegungsrichtung eines Objekts bereits bekannt sein, wenn die Größe seines Impulses gefunden wird.

b. Impulszählung

Die Formel zur Berechnung der Impulse lautet wie folgt:

Impulsberechnung

Symbol I: Impuls in Einheiten von Ns

Symbol F: Impulskraft in N, Einheiten

Delta-Symbol t: Zeitänderung in Einheiten von s

Obwohl Impuls und Impuls zwei verwandte Konzepte sind, hat der Impuls immer noch eine unabhängige Formel. Das heißt, die Formel wird verwendet, wenn die Geschwindigkeit und das Gesamtgewicht des Objekts unbekannt sind.

Wenn Masse und Geschwindigkeit eindeutig bekannt sind, verwendet die Berechnung eine Formel, die die Beziehung zwischen den beiden Konzepten angibt.

Beziehung zwischen Momentum und Impuls

Impuls und Impuls haben eine Beziehung, die im Impuls-Impuls-Satz angegeben ist, nämlich der Impuls, der auf ein Objekt wirkt, ist gleich der Impulsänderung, die auf das Objekt auftritt.

Die Beziehung zwischen den beiden kann deutlich in Newtons zweitem Gesetz gesehen werden. Die Aussage in Newtons zweitem Gesetz betont, dass die Größe der auf Objekt A ausgeübten Kraft gleich der Impulsänderung ist, die pro Zeiteinheit auftritt.

In mathematischen Gleichungen wird der Zusammenhang zwischen Impuls und Impuls wie folgt ausgedrückt:

Die Formel für den Zusammenhang zwischen Impuls und Impuls

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p bezeichnet die Impulsänderung ( p2 – p1)

Lesen: Machtdimension

Beispielfragen und Diskussion

Ein effektiver Weg, um die Momentum- und Impulsformeln tiefer zu verstehen, besteht darin, das Lösen von Problemen zu üben. Hier sind einige Beispiele für Fragen zu Impuls und Schwung zusammen mit einer vollständigen Diskussion:

1. Eine Person wirft einen 0,15 kg schweren Ball mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s. Danach wird der Ball mit einem Stock so geschlagen, dass er sich mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s in eine andere Richtung bewegt. Berechnen Sie den Impuls, den der Schläger auf den Ball gibt!

Basierend auf den Fragen sind einige der bekannten Daten:

Kugelmasse (m): 0,15 kg

Erste Geschwindigkeit (V1): 20 m/s

Zweite Geschwindigkeit (V2): 20 m/s

Setzen Sie als Nächstes diese Zahlen in die Impulsberechnungsformel ein, nämlich:

Impuls = m(v2 – v1)

= 0,15 (- 20 m/s – 20 m/s)

= – 6 Ns

Basierend auf diesen Berechnungen ist ersichtlich, dass der Impuls – 6 Ns beträgt.

2. Mirna fährt Motorrad mit einer Geschwindigkeit von 30 m/s. Die Masse des Motorrads beträgt 200 kg. Setzen Sie den Schwung!

Aus der Frage lässt sich folgendes ablesen:

Masse des Objekts (m): 200 kg

Objektgeschwindigkeit (v): 30 m/s

Verwenden Sie danach die Formel, um das Momentum zu finden, indem Sie diese Zahlen eingeben:

p = m x v

= 200 30

= 6000 kgm/s

Auf diese Weise beträgt der Schwung von Mirnas Motorrad 6000 kg m/s.

3. Bayu hält einen Ball mit einem Gewicht von 0,5 kg. Die Kugel beginnt sich mit einer Geschwindigkeit von 4 m/s zu bewegen. Danach schlug Ardi den Ball mit der entgegengesetzten Kraft, sodass sich die Geschwindigkeit des Balls auf 8 m/s änderte. Wenn der Ball den Schläger 0,01 Sekunden lang berührt, berechnen Sie, wie viel Impulsänderung auftritt!

Aufgrund der Fragestellung ist bekannt:

Kugelmasse (m): 0,5 kg

Anfangsgeschwindigkeit (V1): 4 m/s

Fortgeschrittene Geschwindigkeit (v2): 8 m/s

In dem Problem wird nach der Änderung des Impulses gefragt, was dasselbe bedeutet wie der Impuls. Dann wird die Rechnung:

ich = m(v2 – v1)

= 0,5 (- 8 – 4)

= – 6

Die Impulsänderung des Balls beträgt also – 6 m/s.

4. Ein großer Lastwagen mit einem Gewicht von 2 Tonnen wird mit einer Geschwindigkeit von 72 km/h gefahren. Beim Wenden an einer Gabelung prallte der Lastwagen gegen einen Pfosten und blieb für 0,1 Sekunde stehen. Wie groß ist die durchschnittliche Kraft (F) auf den Lkw zum Zeitpunkt der Kollision?

Aus der Frage ist ersichtlich:

Gesamtgewicht des LKW (m): 2 Tonnen oder gleich 2000 kg

Anfangsgeschwindigkeit: 72 km/h oder gleich 20 m/s

Fortgeschrittene Geschwindigkeit: 0, weil der Lastwagen plötzlich angehalten hat, nachdem er gegen eine Stange gefahren war

Zeitumstellung (Delta Zeitänderung tt): 0,1 s

Setzen Sie als Nächstes diese Zahlen in die Formel ein, um die durchschnittliche Kraft des Lastwagens zu ermitteln, die lautet:

Lösung zu Problem Nummer 4 Impuls und Impuls

Die durchschnittliche Kraft auf den Lkw beträgt also 40.000 N.

Nun, Sie verstehen etwas von Momentum und Impuls, richtig? Die Impulsformel wird verwendet, um herauszufinden, wie viel Impuls ein sich bewegendes Objekt hat. Die Impulsänderung eines Objekts ist gleich dem Impuls auf dieses Objekt.

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