Skema: WebApplication + FAQPage + BreadcrumbList
Kalkulator Impuls menemukan impuls dari gaya rata-rata dan waktu di mana ia bertindak, atau dari massa dan perubahan kecepatan melalui teorema impuls-momentum. Masukkan salah satu pasangan, dan alat mengembalikan impuls dalam detik newton bersama dengan perubahan momentum yang setara dalam kilogram-meter per detik.
Impuls menggambarkan seberapa besar gaya mengubah gerakan suatu objek, menggabungkan seberapa kuat gaya tersebut mendorong dan berapa lama gaya itu mendorong. Gaya kecil dalam waktu lama dapat memberikan impuls yang sama dengan gaya besar dalam waktu singkat, yang merupakan ide dasar di balik sabuk pengaman, airbag, dan permukaan pendaratan berlapis bantalan.
Hitung impuls dari gaya dan waktu
Impuls J sama dengan gaya rata-rata dikali durasi gaya tersebut.
J = F Δt| Simbol | Kuantitas | Unit SI |
|---|---|---|
| J | dorongan | detik-newton (N·s) |
| F | gaya rata-rata | newton (N) |
| Δt | interval waktu | detik (detik) |
Contoh yang dilakukan: gaya 50 N yang stabil bekerja selama 0.2 detik.
1. Kalikan gaya dengan waktu. 50 × 0.2 = 10 N·s.
Impuls yang sama bisa berasal dari kombinasi gaya-waktu yang berbeda, seperti 100 N selama 0.1 s atau 20 N selama 0.5 s. Yang penting untuk impuls adalah hasil kali, bukan nilai individual.
Hitung impuls dari massa dan perubahan kecepatan
Teorema impuls-momentum menyatakan bahwa impuls sama dengan perubahan momentum yang dialami suatu objek, Δp = mΔv.
J = m Δv = ΔpContoh yang dikerjakan: sebuah objek seberat 2 kg meningkat dari 3 m/s menjadi 8 m/s.
1. Cari perubahan kecepatan. 8 − 3 = 5 m/s.
2. Kalikan dengan massa. 2 × 5 = 10 kg·m/s, setara dengan 10 N·s.
Kedua jalur ke impuls, gaya dikalikan waktu, atau massa dikali perubahan kecepatan, menggambarkan peristiwa fisik yang sama dan selalu sepakat ketika diterapkan pada interaksi yang sama.
Pahami mengapa N·s sama dengan kg·m/s
Newton didefinisikan sebagai gaya yang dibutuhkan untuk mempercepat satu kilogram dengan satu meter per detik kuadrat, jadi 1 N = 1 kg·m/s². Mengalikan dengan detik membatalkan satu pangkat waktu:
1 N·s = 1 (kg·m/s²) × s = 1 kg·m/sItulah sebabnya perubahan impuls dan momentum memiliki satuan yang identik, meskipun tampak seperti kuantitas yang berbeda di permukaan. Banyak skema nilai ujian menerima label satuan untuk jawaban impuls, karena keduanya mewakili dimensi fisik yang persis sama.
Temukan gaya rata-rata dalam tabrakan
Mengatur ulang J = FΔt untuk gaya menghasilkan F = J / Δt = mΔv / Δt, yang menunjukkan bahwa untuk perubahan momentum yang tetap, waktu kontak yang lebih singkat menghasilkan gaya rata-rata yang jauh lebih besar. Contoh yang dikerjakan: bola baseball seberat 0.15 kg tiba pada 40 m/s dan tertangkap, berhenti total.
1. Cari perubahan kecepatan. 0 − 40 = −40 m/s.
2. Temukan perubahan momentum. 0.15 × (−40) = −6 kg·m/s.
3. Bagi dengan waktu kontak (0.02 s). −6 / 0.02 = −300 N.
Meregangkan tangkapan yang sama untuk mengambil 0.2 s alih-alih 0.02 s, sepuluh kali lebih panjang, akan mengurangi gaya rata-rata menjadi −30 N, sepersepuluh darinya, untuk perubahan momentum yang persis sama. Hubungan itu adalah fisika di balik sarung tangan empuk, zona remuk, dan airbag: memperpanjang waktu kontak mengurangi gaya puncak untuk impuls yang sama.
Kenali bahwa gaya itu rata-rata, bukan instan
Gaya yang digunakan dalam J = FΔt adalah rata-rata selama interval. Tumbukan nyata sering memiliki gaya yang naik tajam dan turun, bukan tetap konstan sepanjang waktu. Teorema impuls-momentum masih berlaku menggunakan nilai rata-rata tersebut; kalkulator melaporkan gaya rata-rata yang diimplikasikan oleh impuls dan waktu yang diberikan, bukan gaya puncak pada satu momen puncak.
Lakukan contoh momentum kedua
Bola 0.5 kg melambat dari 12 m/s menjadi 4 m/s. 1. Cari perubahan kecepatan. 4 − 12 = −8 m/s. 2. Kalikan dengan massa. 0.5 × (−8) = −4 kg·m/s, setara dengan −4 N·s.
Tanda negatif menunjukkan impuls bertindak berlawanan dengan arah gerak asli bola, memperlambatnya daripada mempercepatnya, sesuai dengan teorema impuls-momentum yang diterapkan pada penurunan kecepatan.
Pertanyaan yang sering diajukan
Apa rumus untuk impuls?
Impuls sama dengan gaya rata-rata dikali waktu: J = FΔt. Ini juga sama dengan massa dikalikan perubahan kecepatan: J = mΔv, karena keduanya menggambarkan perubahan momentum yang sama.
Apa itu satuan impuls?
Impuls diukur dalam newton-detik (N·s), yang secara dimensi identik dengan kilogram-meter per detik (kg·m/s), satuan momentum.
Bagaimana waktu kontak memengaruhi gaya dalam tabrakan?
Untuk impuls tetap (perubahan momentum), waktu kontak yang lebih singkat menghasilkan gaya rata-rata yang lebih besar, dan waktu kontak yang lebih lama menghasilkan gaya rata-rata yang lebih kecil. Inilah sebabnya airbag dan bantalan mengurangi cedera dengan memperpanjang waktu kontak.
Apakah impuls bisa bersifat negatif?
Ya. Impuls negatif berarti gaya bertindak berlawanan dengan arah positif yang dipilih, yang biasanya berarti memperlambat atau membalikkan gerakannya benda tersebut.
Apakah impuls sama dengan gaya?
Tidak. Gaya diukur dalam newton dan menggambarkan dorongan atau tarikan seketika. Impuls diukur dalam detik newton dan menggambarkan total efek dari gaya yang bekerja dari waktu ke waktu.
Bagaimana Anda menemukan gaya rata-rata dari impuls?
Bagi impuls dengan interval waktu: F = J / Δt. Impuls 10 N·s yang diberikan selama 0.2 s sesuai dengan gaya rata-rata 50 N.
Apakah impuls bergantung pada massa objek?
Impuls itu sendiri, yang dihitung sebagai J = FΔt, tidak secara langsung melibatkan massa. Namun ketika dihitung sebagai J = mΔv, massa adalah faktor langsung, karena massa yang lebih besar membutuhkan impuls yang proporsional lebih besar untuk mencapai perubahan kecepatan yang sama.
Ringkasan
Impuls menggabungkan gaya dan waktu (J = FΔt) atau perubahan massa dan kecepatan (J = mΔv), keduanya menghasilkan hasil yang sama untuk satu peristiwa, seperti 10 N·s untuk gaya 50 N pada 0.2 s atau objek 2 kg yang mempercepat 5 m/s.
Karena impuls sama dengan perubahan momentum, impuls tetap yang tersebar selama waktu kontak yang lebih lama menghasilkan gaya rata-rata yang lebih kecil, prinsip di balik airbag, bantalan, dan zona crumple.