Impulz v fiziki: pomen, impulz sile, formula za njegov izračun

V prevodu iz latinščine je beseda "Impulz" pomeni udarec, pretres. Človek je bil vedno presenečen nad učinkom, ki ga je povzročil udarec. S fizikalnega vidika poskušajmo razumeti pojme, kot so sila udarca, moment sile in formula za njen izračun.

Impulz in njegova sila

V fiziki jasno razlikujemo med pojmoma gibalna sila in gibalna moč. Razumeti je treba, da je gibalna moč količina gibanja. Opredeljena je kot zmnožek hitrosti telesa in njegove mase:

p = m × v.

Da bi lahko izračunali moment sile, je treba formulo dopolniti s pojmoma sile F in časa t. Pri tem gre za najpomembnejši fizikalni zakon o ohranjanju gibalne količine - gibalne sile.

Formulo za gibalno silo lahko predstavimo na naslednji način:

F = (m v₁-m v₀) / t ali m v₁ - m v₀ = F t,

kjer je F uporabljena sila,

t je časovna enota,

m - masa telesa,

v₀ - začetna hitrost,

v₁ - hitrost po udarcu.

Če se torej začetna hitrost predmeta z določeno maso sčasoma poveča pod vplivom katere koli sile, bo sprememba velikosti gibanja na enoto časa sorazmerna z delujočo silo. Moment sile, za katerega je prikazana formula, dokazuje drugi Newtonov zakon. Iz tega sledi, da lahko kratkotrajno delovanje velike sile povzroči enako spremembo navora kot dolgotrajno delovanje majhne sile.

Fizikalni zakoni na primeru šoka

Praktične učinke nespremenljivosti energije in navora lahko grafično ponazorimo s primerom udarca, saj se pojav udarca pogosto uporablja v znanosti in tehnologiji.

Materiali se delijo na elastične in neelastične. Elastičen, ko deformacijska sila preneha delovati, se vrne v prvotno obliko. Pri padcu elastičnega predmeta na elastično podlago, tj. udarcu, nastane elastična sila, ki deluje na strani podlage in upočasni hitrost predmeta. To je razvidno iz formule za gibni moment sile. Fizika udarcev se pogosto uporablja v industriji.

Sila udarca je odvisna od njegovega trajanja in elastičnosti podlage. Na togi podlagi bo trajanje udarca krajše, povprečna sila pa večja. Pri mehki podpori je ravno obratno. Na primer mehka mreža, napeta v cirkusu, ščiti telovadca pred močnim udarcem.

Brezpogojna ohranitev navora

Pravilo o ohranitvi navora je izpolnjeno pri interakciji sistema teles. Če na tak sistem ne vplivajo zunanja telesa, interakcija teles znotraj tega izoliranega sistema ne bo spremenila njegovega celotnega navora.

Zakona o ohranitvi navora in energije sta osnovna naravna zakona. Vendar je ohranitev navora pri mehanskih procesih vedno resnična in brezpogojna. Moment sile in enačba za njegov izračun to dokazujeta v praksi. Vendar je za upoštevanje zakona o ohranitvi energije v mehaniki treba izpolniti določene pogoje.

Če bi bilo mogoče upoštevati vse vrste energije pred udarcem in po njem, bi se lahko prepričali, da se tudi v primeru neelastičnega udarca upošteva zakon o ohranitvi energije. To je vedno res, vendar obstaja možnost, da ena vrsta energije preide iz ene v drugo. V praktičnih aplikacijah je to še posebej pomembno.

Impulz je vektorska količina, ki je odvisna od mase telesa in njegove hitrosti. Moment sile opisuje spremembo gibanja telesa pod vplivom določene sile v določenem časovnem obdobju.