Skema: WebApplication + FAQPage + BreadcrumbList
Kalkulator Impuls mencari impuls daripada daya purata dan masa di mana ia bertindak, atau daripada jisim dan perubahan kelajuan melalui teorem impuls-momentum. Masukkan mana-mana pasangan, dan alat ini mengembalikan impuls dalam newton-saat bersama perubahan momentum yang setara dalam kilogram-meter sesaat.
Impuls menerangkan sejauh mana daya mengubah pergerakan objek, menggabungkan kedua-dua kekuatan daya itu menolak dan berapa lama ia menolak. Daya kecil dalam jangka masa panjang boleh memberikan impuls yang sama seperti daya besar dalam masa yang singkat, yang merupakan idea asas di sebalik tali pinggang keledar, beg udara dan permukaan pendaratan berlapik.
Kira impuls daripada daya dan masa
Impuls J sama dengan purata daya darab tempoh daya itu.
J = F Δt| Simbol | Kuantiti | Unit SI |
|---|---|---|
| J | dorongan | Newton-saat (N·s) |
| F | daya purata | newton (N) |
| Δt | selang masa | saat (s) |
Contoh yang dilakukan: daya 50 N yang stabil bertindak selama 0.2 saat.
1. Darabkan daya dengan masa. 50 × 0.2 = 10 N·s.
Impuls yang sama boleh datang daripada gabungan daya-masa yang berbeza, seperti 100 N ke atas 0.1 s atau 20 N ke atas 0.5 s. Apa yang penting untuk impuls ialah hasil darab, bukan nilai individu.
Kira impuls daripada jisim dan perubahan halaju
Teorem impuls-momentum menyatakan bahawa impuls sama dengan perubahan momentum yang dialami objek, Δp = mΔv.
J = m Δv = ΔpContoh yang telah dilakukan: objek seberat 2 kg mempercepat dari 3 m/s kepada 8 m/s.
1. Cari perubahan kelajuan. 8 − 3 = 5 m/s.
2. Darabkan dengan jisim. 2 × 5 = 10 kg·m/s, bersamaan dengan 10 N·s.
Kedua-dua laluan kepada impuls, daya dikali masa atau jisim kali perubahan kelajuan, menerangkan peristiwa fizikal yang sama dan sentiasa bersetuju apabila digunakan pada interaksi yang sama.
Fahami mengapa N·s sama dengan kg·m/s
Newton ditakrifkan sebagai daya yang diperlukan untuk mempercepatkan satu kilogram pada satu meter per saat kuasa dua, jadi 1 N = 1 kg·m/s². Darabat dengan saat membatalkan satu kuasa masa:
1 N·s = 1 (kg·m/s²) × s = 1 kg·m/sItulah sebabnya perubahan impuls dan momentum berkongsi unit yang sama, walaupun kelihatan seperti kuantiti yang berbeza pada permukaan. Banyak skema markah ujian menerima mana-mana label unit untuk jawapan impuls, kerana mereka mewakili dimensi fizikal yang sama.
Cari purata daya dalam perlanggaran
Menyusun semula J = FΔt untuk daya menghasilkan F = J / Δt = mΔv / Δt, yang menunjukkan bahawa untuk perubahan momentum tetap, masa sentuhan yang lebih singkat menghasilkan daya purata yang jauh lebih besar. Contoh yang dikerjakan: bola besbol 0.15 kg tiba pada 40 m/s dan tertangkap, berhenti sepenuhnya.
1. Cari perubahan kelajuan. 0 − 40 = −40 m/s.
2. Cari perubahan momentum. 0.15 × (−40) = −6 kg·m/s.
3. Bahagi dengan masa sentuhan (0.02 s). −6 / 0.02 = −300 N.
Meregangkan tangkapan yang sama untuk mengambil 0.2 s dan bukannya 0.02 s, sepuluh kali lebih panjang, akan mengurangkan daya purata kepada −30 N, satu persepuluh daripadanya, untuk perubahan momentum yang sama. Hubungan itu adalah fizik di sebalik sarung tangan berlapik, zon renyuk dan beg udara: melanjutkan masa sentuhan mengurangkan daya puncak untuk impuls yang sama.
Kenali bahawa daya adalah purata, bukan serta-merta
Daya yang digunakan dalam J = FΔt ialah purata sepanjang selang tersebut. Perlanggaran sebenar selalunya mempunyai daya yang naik dengan tajam dan menurun, bukannya kekal sama sepanjang masa. Teorem impuls-momentum masih terpakai menggunakan nilai purata itu; kalkulator melaporkan purata daya yang tersirat oleh impuls dan masa yang diberikan, bukan daya puncak pada satu-satu saat.
Lalui contoh momentum kedua
Bola 0.5 kg melambat dari 12 m/s kepada 4 m/s. 1. Cari perubahan kelajuan. 4 − 12 = −8 m/s. 2. Darabkan dengan jisim. 0.5 × (−8) = −4 kg·m/s, bersamaan dengan −4 N·s.
Tanda negatif menunjukkan impuls bertindak bertentangan dengan arah asal bola, memperlahankannya dan bukannya mempercepatkannya, selaras dengan teorem impuls-momentum yang digunakan untuk penurunan kelajuan.
Soalan lazim
Apakah formula untuk impuls?
Impuls sama dengan daya purata darab masa: J = FΔt. Ia juga sama dengan jisim kali perubahan kelajuan: J = mΔv, kerana kedua-duanya menerangkan perubahan momentum yang sama.
Apakah unit impuls?
Impuls diukur dalam newton-saat (N·s), yang secara dimensi sama dengan kilogram-meter sesaat (kg·m/s), unit momentum.
Bagaimana masa sentuhan mempengaruhi daya dalam perlanggaran?
Untuk impuls tetap (perubahan momentum), masa sentuhan yang lebih singkat menghasilkan daya purata yang lebih besar, dan masa sentuhan yang lebih lama menghasilkan daya purata yang lebih kecil. Ini sebabnya beg udara dan bantalan mengurangkan kecederaan dengan memanjangkan masa sentuhan.
Bolehkah impuls menjadi negatif?
Ya. Impuls negatif bermaksud daya bertindak bertentangan dengan arah positif yang dipilih, yang biasanya bersamaan dengan memperlahankan objek atau membalikkan pergerakannya.
Adakah impuls sama dengan daya?
Tidak. Daya diukur dalam newton dan menerangkan tolakan atau tarikan serta-merta. Impuls diukur dalam newton-saat dan menerangkan kesan keseluruhan daya yang bertindak dari masa ke masa.
Bagaimana anda mencari purata daya daripada impuls?
Bahagikan impuls dengan selang masa: F = J / Δt. Impuls 10 N·s yang dihantar sepanjang 0.2 s bersamaan dengan daya purata 50 N.
Adakah impuls bergantung pada jisim objek?
Impuls itu sendiri, dikira sebagai J = FΔt, tidak secara langsung melibatkan jisim. Tetapi apabila dikira sebagai J = mΔv, jisim adalah faktor langsung, kerana jisim yang lebih besar memerlukan impuls yang lebih besar secara nisbah untuk mencapai perubahan halaju yang sama.
Ringkasan
Impuls menggabungkan daya dan masa (J = FΔt) atau perubahan jisim dan halaju (J = mΔv), kedua-duanya memberikan hasil yang sama untuk satu peristiwa, seperti 10 N·s untuk daya 50 N ke atas 0.2 s atau objek 2 kg yang mempercepatkan 5 m/s.
Oleh kerana impuls sama dengan perubahan momentum, impuls tetap yang tersebar dalam masa sentuhan yang lebih lama menghasilkan daya purata yang lebih kecil, prinsip di sebalik beg udara, padding dan zon remuk.