NộI Dung
- Phương trình định lý Impulse-động lượng
- Đạo hàm của Định lý Impulse-Momentum
- Ý nghĩa của Định lý xung lực
- Lời khuyên
- Các vấn đề mẫu
Định lý xung lực cho thấy rằng thúc đẩy một vật thể trải nghiệm trong một vụ va chạm bằng với nó thay đổi động lượng trong cùng thời gian đó
Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của nó là giải quyết lực trung bình mà một đối tượng sẽ gặp phải trong các va chạm khác nhau, là cơ sở cho nhiều ứng dụng an toàn trong thế giới thực.
Phương trình định lý Impulse-động lượng
Định lý xung lực có thể được biểu diễn như sau:
Ở đâu:
Cả hai đều là đại lượng vector. Định lý xung lực cũng có thể được viết ra bằng cách sử dụng các phương trình cho xung lực và động lượng, như thế này:
Ở đâu:
Đạo hàm của Định lý Impulse-Momentum
Định lý xung lực có thể được bắt nguồn từ định luật thứ hai của Newton, F = mavà viết lại một (gia tốc) là sự thay đổi vận tốc theo thời gian. Về mặt toán học:
Ý nghĩa của Định lý xung lực
Một điểm yếu lớn của định lý là giải thích lực tác dụng của vật trong một vụ va chạm phụ thuộc vào khoảng thời gian sự va chạm mất.
Lời khuyên
Ví dụ, một thiết lập vật lý trường trung học cổ điển với xung lực là thử thách thả trứng, trong đó học sinh phải thiết kế một thiết bị để hạ cánh trứng an toàn từ một giọt lớn. Bằng cách thêm phần đệm vào kéo ra thời điểm quả trứng va chạm với mặt đất và thay đổi từ vận tốc nhanh nhất của nó sang điểm dừng hoàn toàn, lực buộc các trải nghiệm của trứng phải giảm xuống. Khi lực giảm đủ, trứng sẽ sống sót sau khi rơi mà không làm đổ lòng đỏ.
Đây là nguyên tắc chính đằng sau một loạt các thiết bị an toàn từ cuộc sống hàng ngày, bao gồm túi khí, dây an toàn và mũ bảo hiểm bóng đá.
Các vấn đề mẫu
Một quả trứng 0,7 kg rơi xuống từ nóc tòa nhà và va chạm với mặt đất trong 0,2 giây trước khi dừng lại. Ngay trước khi chạm đất, quả trứng đã di chuyển với tốc độ 15,8 m / s. Nếu phải mất khoảng 25 N để phá vỡ một quả trứng, con này có sống sót không?
55,3 N là hơn hai lần những gì nó cần để phá vỡ quả trứng, vì vậy cái này không làm cho nó trở lại thùng carton.
(Lưu ý rằng dấu âm trên câu trả lời cho biết lực nằm ngược hướng với vận tốc của trứng, điều này có ý nghĩa vì đó là lực từ mặt đất tác động lên trên quả trứng rơi xuống.)
Một sinh viên vật lý khác dự định thả một quả trứng giống hệt nhau từ cùng một mái nhà. Cô ấy nên đảm bảo vụ va chạm kéo dài bao lâu nhờ thiết bị đệm của mình, ở mức tối thiểu, để cứu trứng?
Cả hai va chạm - nơi trứng vỡ và nơi không xảy ra - xảy ra trong chưa đầy nửa giây. Nhưng định lý xung lực cho thấy rõ rằng ngay cả những sự gia tăng nhỏ trong thời gian va chạm cũng có thể có tác động lớn đến kết quả.