Füüsika impulsi mõistmine

Moment on tuletatud kogus, mis arvutatakse massi korrutamisel, m (skalaarkogus), korda kiirust, v (vektorkogus). See tähendab, et hoogul on suund ja see suund on alati sama suund kui objekti liikumise kiirus. Hüppe esitamiseks kasutatav muutuja on lk. Allpool on näidatud impulsi arvutamise võrrand.

lk = mv

SI ühikud impulsi kilogrammides korda meetrit sekundis või kg*m/s.

Vektorikogusena saab impulssi jagada komponentidevektoriteks. Kui vaatate olukorda kolmemõõtmelisel koordinaatide ruudustikul, mille juhised on märgistatud x, yja z. Näiteks võite rääkida impulsi komponendist, mis liigub kõigis kolmes suunas:

lk_x = mv_x
lk_y = mv_y
lk_z = mv_z

Neid komponentide vektoreid saab seejärel koos taastada, kasutades meetodeid vektormatemaatika, mis sisaldab põhiteadmisi trigonomeetriast. Trig-spetsiifikat käsitlemata on allpool toodud vektori põhivõrrandid:

lk = lk_x + lk_y + lk_z = mv_x + mv_y + mv_z

Üks impulsi olulisi omadusi ja põhjus, miks see füüsika tegemisel on nii oluline, on see, et see on a

Põhjus, miks see on nii oluline, on see, et see võimaldab füüsikutel süsteemi enne ja pärast süsteemi mõõta süsteemi muutust ja tehke selle kohta järeldusi, ilma et peaksite tegelikult teadma kõiki kokkupõrke üksikasju ise.

Vaatleme klassikalist näidet kahe piljardikuuli kokkupõrkest. Seda tüüpi kokkupõrkeid nimetatakse elastne kokkupõrge. Võib arvata, et pärast kokkupõrget toimuva välja selgitamiseks peab füüsik hoolikalt uurima kokkupõrke ajal toimuvaid konkreetseid sündmusi. See pole tegelikult nii. Selle asemel saate arvutada kahe palli liikumise kiiruse enne kokkupõrget (lk_1i ja lk_2i, kus i tähistab "esialgset"). Nende summa on süsteemi kogu hoog (nimetagem seda nii) lk_T, kus "T" tähistab "koguarvu" ja pärast kokkupõrget - koguimpulss on sellega võrdne ja vastupidi. Kahe palli moment pärast kokkupõrget on lk_1f ja lk_1f, kus f tähistab "lõplikku". Selle tulemuseks on võrrand:

lk_T = lk_1i + lk_2i = lk_1f + lk_1f

Kui teate mõnda neist impulssvektoritest, saate neid kasutada puuduvate väärtuste arvutamiseks ja olukorra kujundamiseks. Põhinäites, kui teate, et pall 1 oli puhkeasendis (lk_1i = 0) ja mõõdate kiirused pallidest pärast kokkupõrget ja kasutage seda nende impulssvektorite arvutamiseks, lk_1f ja lk_2f, saate neid kolme väärtust kasutada täpselt impulsi määramiseks lk_2i pidi olema. Selle abil saate määrata ka teise kuuli kiiruse enne kokkupõrget lk / m = v.

Teist tüüpi kokkupõrget nimetatakse an elastse kokkupõrge, ja neid iseloomustab asjaolu, et kokkupuute ajal kaob kineetiline energia (tavaliselt soojuse ja heli kujul). Nendes kokkupõrgetes annab aga hoogu juurde on konserveerunud, seega on kogu kokkupõrkejärgne impulss koguhulgaga sama, nagu elastse kokkupõrke korral:

lk_T = lk_1i + lk_2i = lk_1f + lk_1f

Kui kokkupõrge põhjustab kahe objekti "kleepumist", nimetatakse seda a-ks täiesti elastse kokkupõrge, kuna kadunud on maksimaalne kineetilise energia kogus. Klassikaline näide sellest on kuuli laskmine puuplokki. Täpp peatub puus ja kaks liikuvat eset muutuvad nüüd üheks objektiks. Saadud võrrand on järgmine:

m₁v_1i + m₂v_2i = (m₁ + m₂)v_f

Sarnaselt varasemate kokkupõrgetega võimaldab ka see muudetud võrrand kasutada mõnda neist suurustest teiste arvutamiseks. Seetõttu saate puuplokki tulistada, mõõta kiirust, millega see laskmisel liigub, ja seejärel arvutage impulss (ja seetõttu ka kiirus), millega täpp liikus enne kokkupõrge.

Newtoni teine ​​liikumisseadus ütleb meile, et kõigi jõudude summa (me kutsume seda F_summa, kuigi tavaline märge hõlmab kreeka tähte sigma), toimides objektiga, võrdub mass korda kiirendus objekti. Kiirendus on kiiruse muutumise kiirus. See on kiiruse tuletis aja suhtes, või dv/dt, arvutuslikult. Mõne põhilise arvutusmeetodi abil saame:

F_summa = ma = m * dv/dt = d(mv)/dt = dp/dt

Teisisõnu, objektile mõjuvate jõudude summa on impulsi tuletis aja suhtes. Koos eelnevalt kirjeldatud loodusseadustega on see võimas tööriist süsteemile mõjuvate jõudude arvutamiseks.

Tegelikult saate ülaltoodud võrrandi abil tuletada varem arutatud kaitse-seadusi. Suletud süsteemis on süsteemi mõjutavate jõudude koguarv null (F_summa = 0), ja see tähendab seda dP_summa/dt = 0. Teisisõnu, kogu süsteemi sisene impulss aja jooksul ei muutu, mis tähendab, et kogu impulss Lk_summapeab jääda samaks. See on hoo säilitamine!