Şema: WebApplication + FAQPage + BreadcrumbList
İmpul Hesaplayıcısı, impulsu ortalama kuvvet ve etki süresinden veya kütle ve hız değişiminden impuls-momentum teoremi aracılığıyla bulur. Her iki çifti girdiğinizde, araç impulsu newton-saniye cinsinden ve eşdeğer momentum değişimini kilogram-metre/saniye cinsinden geri getirir.
İtki, bir kuvvetin bir nesnenin hareketini ne kadar değiştirdiğini açıklar; kuvvetin ne kadar güçlü ittiğini ve ne kadar süreye ittiğini birleştirir. Uzun süre içinde küçük bir kuvvet, kısa sürede büyük bir kuvvetle aynı itki verebilir; bu, emniyet kemerlerin, hava yastıklarının ve yastıklı iniş yüzeylerinin temel fikridir.
Kuvvet ve zamandan impuls hesaplayın
J dürtüsünün ortalama kuvvetin o kuvvetin süresinin katına eşittir.
J = F Δt| Sembol | Miktar | SI birimi |
|---|---|---|
| J | Dürtü | Newton-saniyeler (N·s) |
| F | ortalama kuvvet | Newtonlar (N) |
| Δt | zaman aralığı | saniyeler |
Çalışılmış örnek: sabit bir 50 N kuvveti 0.2 saniye boyunca etkilidir.
1. Kuvveti zamanla çarp. 50 × 0.2 = 10 N·s.
Aynı impuls, 100 N üzerinde 0.1 s veya 20 N üzerinde 0.5 s gibi farklı kuvvet-zaman kombinasyonlarından da gelebilir. İmtü için önemli olan çarpımdır, bireysel değerler değil.
Kütle ve hız değişiminden impuls hesaplayın
Impuls-momentum teoremi, impulsun bir nesnenin yaşadığı momentum değişimine eşit olduğunu belirtir: Δp = mΔv.
J = m Δv = ΔpÇalışılmış örnek: 2 kg cisme 3 m/s'den 8 m/s'ye hızlanır.
1. Hız değişimini bul. 8 − 3 = 5 m/s.
2. Kütle ile çarp. 2 × 5 = 10 kg·m/s, 10 N·s'ye eşdeğer.
Her iki dürtü, kuvvet zamanla veya kütle çarpı hız değişimi, aynı fiziksel olayı tanımlar ve aynı etkileşime uygulandığında her zaman aynı fikirdedir.
N·s'nin neden kg·m/s eşit olduğunu anlayın
Newton, bir kilogramı saniyede bir metre kare ile hızlandırmak için gereken kuvvet olarak tanımlanır; yani 1 N = 1 kg·m/s². Saniyelerle çarpmak, bir zaman kuvvetini iptal eder:
1 N·s = 1 (kg·m/s²) × s = 1 kg·m/sBu yüzden dürtü ve momentum değişimi, yüzeyde farklı nicelikler gibi görünmesine rağmen aynı birimleri paylaşır. Birçok sınav işaretleme şeması, dürtü cevabı için her iki birim etiketini de kabul eder, çünkü bunlar tam olarak aynı fiziksel boyutu temsil eder.
Çarpışmada ortalama kuvveti bulun
J = FΔt'yi kuvvet için yeniden düzenlediğinizde F = J / Δt = mΔv / Δt elde edilir; bu, sabit momentum değişikliği için daha kısa temas süresinin çok daha büyük bir ortalama kuvvet oluşturduğunu gösterir. Çalışılmış örnek: 0.15 kg bir beyzbol topu 40 m/s hızına gelir ve yakalanarak tamamen durur.
1. Hız değişimini bul. 0 − 40 = −40 m/s.
2. Momentumdaki değişimi bul. 0.15 × (−40) = −6 kg·m/s.
3. Temas süresine (0.02 s) böl. −6 / 0.02 = −300 N.
Aynı tutmayı 0.2 s yerine 0.02 s yerine on kat daha uzun almak için uzatmak, ortalama kuvveti −30 N'ye düşürür, yani tam olarak aynı momentum değişikliği için onda biri kadar. Bu ilişki, yastıklı eldivenler, buruşma bölgeleri ve hava yastıklarının arkasındaki fiziktir: temas süresinin uzatılması aynı impuls için tepe kuvveti azaltır.
Kuvvetin anlık değil, ortalama olduğunu kabul edin
J = FΔt için kullanılan kuvvet, aralık boyunca ortalamadır. Gerçek çarpışmalarda genellikle kuvvet keskin bir şekilde yükselir ve azalır, sürekli sabit kalmaz. Impuls-momentum teoremi bu ortalama değeri kullanırken hâlâ geçerlidir; hesap makinesi, verilen impuls ve zamanın ima ettiği ortalama kuvveti gösterir, herhangi bir anda zirve kuvveti değil.
İkinci bir momentum örneğini inceleyin
Bir 0.5 kg topu 12 m/s'den 4 m/s'ye yavaşlar. 1. Hız değişimini bulun. 4 − 12 = −8 m/s. 2. Kütle ile çarp. 0.5 × (−8) = −4 kg·m/s, −4 N·s'e eşdeğer.
Negatif işaret, impulsun topun orijinal hareket yönünün tersine hareket ettiğini gösterir; hız azalmasına uygulanan impuls-momentum teoremine uygundur.
Sıkça sorulan sorular
Dürtü formülü nedir?
İtki ortalama kuvvet çarpımı zamana eşittir: J = FΔt. Ayrıca kütle çarpımı hız değişimi ile eşittir: J = mΔv, çünkü her ikisi de momentumdaki aynı değişimi tanımlar.
Dürtü birimi nedir?
İtki, momentum birimi olan kilogram-metre/saniye (kg·m/s) ile boyutsal olarak ölçülür.
Temas süresi, çarpışmadaki kuvveti nasıl etkiler?
Sabit bir impuls (momentum değişimi) için, daha kısa temas süresi daha büyük ortalama kuvvet üretirken, daha uzun temas süresi daha küçük ortalama kuvvet üretir. Bu yüzden hava yastıkları ve dolgular, temas süresini uzatarak yaralanmayı azaltır.
Dürtü negatif olabilir mi?
Evet. Negatif impuls, seçilen pozitif yöne ters etkisi gösteren kuvvet anlamına gelir; bu kuvvet genellikle bir nesneyi yavaşlatmak veya hareketini tersine çevirmek anlamına gelir.
Dürtü ile kuvvet aynı şey mi?
Hayır. Kuvvet newton cinsinden ölçülür ve anında bir itme veya çekmeyi tanımlar. İmtüs newton saniyeleri cinsinden ölçülür ve bir kuvvetin zaman içinde etkisini tam olarak tanımlar.
Dürtüden kaynaklanan ortalama kuvveti nasıl bulursunuz?
İmtü zaman aralığına bölünür: F = J / Δt. 0.2 s üzerinde verilen bir 10 N·s impulsu, ortalama 50 N kuvvetine karşılık gelir.
İtki nesnenin kütlesine bağlı mı?
J = FΔt olarak hesaplanan impulsun kendisi doğrudan kütleyi içermez. Ancak J = mΔv olarak hesaplandığında, kütle doğrudan bir faktördür, çünkü daha büyük bir kütle aynı hız değişimini elde etmek için orantılı olarak daha büyük bir impulsa ihtiyaç duyar.
Özet
İtki, kuvvet ve zamanı (J = FΔt) veya kütle ve hız değişimini (J = mΔv) birleştirir; her ikisi de tek bir olay için aynı sonucu verir; örneğin 10 N·s için 50 N kuvveti 0.2 s üzerinde veya 2 kg cisim 5 m/s hızlanır.
İtki momentumdaki değişime eşit olduğundan, daha uzun bir temas süresine yayılmış sabit bir impuls, hava yastıkları, dolgu ve buruşturma bölgelerinin arkasındaki prensip olan daha küçük ortalama kuvvet üretir.