Kuvvet, dürtüden ne kadar farklıdır? + Örnek

Kuvvet, dürtüden ne kadar farklıdır? + Örnek
Anonim

Çoğu durumda bir nesnenin hızındaki değişiklikleri gözlemleriz, ancak gücün ne kadar sürdüğünü bilmiyoruz. Dürtü, gücün integralidir. Momentumdaki değişim budur. Ve nesnelerin bir çarpışmada tam olarak nasıl etkileşime girdiğini bilmiyorsak, yaklaşan kuvvetler için kullanışlıdır.

Örnek 1: Yol boyunca bir noktada 50 km / s hızıyla bir arabada seyahat ediyorsanız ve daha sonra bir mola verirseniz, aracı durdurmak için ne kadar güç kullanıldığını bilmiyorsunuzdur. Frenlere hafifçe basarsanız, uzun süre durmaya başlayacaksınız. Frenlere sıkıca basarsanız, çok kısa sürede durursınız.

Momentumun ne kadar değiştiğini hesaplayabilirsiniz. Durdurulan bir arabanın momentumu sıfırdır. Hareket eden bir arabanın momentumu kütlenin çarpı hızına eşittir.

#delp = mv - p_f #

Momentumdaki bu değişim itici güçtür.

50 km / s'de 1000 kg'lik bir araç aşağıdakiler tarafından verilen bir momentuma sahiptir:

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

Bunu, kullanım kolaylığı için Newton'a çevirelim:

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

Arabayı 1 saniye içinde durdurmak istiyorsak, ortalama kuvvetin 13880 N olması gerekir. Arabayı durdurmak için 2 saniyemiz varsa, bu gücün yarısı ile yapılabilir:

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

Bir ağaç veya beton blok gibi çok sağlam bir nesneye çarptığınızda, arabanın durmak için çok az zamanı olduğunu kabul edin. Katılan kuvvetler muazzam hale geldi. Tek bir kuvvetle 1 saniyede durmak, 7 metre durma mesafesi gerektirir. Bu çok zor bir durak. Sadece 1 cm durma mesafesi verildiğinde, aracın durması sadece 0,07 saniye sürecektir. Durdurma kuvveti çok büyük olur.

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

Sıradan bir video kamerayla bir arabanın normal hareketini gözlemlemek kolaydır. Katı nesneler arasındaki çarpışma o kadar basit değildir.

Örnek 2: 40 m / s'de atılan bir beyzbol topunun bir yarasa tarafından vurulduğunu ve orta saha duvarının üzerinden 45 m / s hızla çıktıklarını düşünün. Hızdaki değişim 85 m / s'dir (çarptıktan sonra ters yönde hareket ettiğini unutmayın). Topun kütlesini bilerek dürtüyü hesaplayabiliriz. Ancak, topun sopayla ne kadar süre temasta olduğunu belirlemek çok yüksek hızlı bir kamera alır. İtiş gücünü hesaplayabiliriz ve bu bilgilerle ortalama ve maksimum kuvvete bir miktar yaklaştırma yapabiliriz.