Po łacinie słowo „impuls” oznacza cios, pchnięcie. Człowieka zawsze zaskakiwał efekt uderzenia. Spróbujmy przeanalizować z punktu widzenia fizyki takie pojęcia jak siła uderzenia, pęd siły oraz wzór na jego obliczenie.
Rozpęd i jego siła
W fizyce pojęcia takie jak pęd i siła pędu są wyraźnie rozdzielone. Należy rozumieć, że pęd to ilość ruchu. Jest definiowany jako iloczyn prędkości ciała i jego masy:
p=m × v.
Aby obliczyć pęd siły, wzór musi być uzupełniony pojęciami siły F i czasu t. Tutaj chodzi o najważniejsze prawo fizyki dotyczące zachowania pędu - pęd.
Wzór na pęd przez siłę można przedstawić w następujący sposób:
F=(m v1-m v0) / t lub m v1 - m v0=F t, gdzie F jest przyłożoną siłą, t – jednostka czasu, m – masa ciała, v0 – prędkość początkowa, v1 – prędkość końcowa po uderzeniu.
Tak więc, jeśli prędkość początkowa ciała o określonej masie wzrasta w czasie pod wpływemdowolna siła, to taka zmiana ilości ruchu w jednostce czasu będzie proporcjonalna do działającej siły. Pęd siły, którego wzór jest pokazany, pokazuje drugie prawo Newtona. Wynika z tego, że przy krótkiej ekspozycji na dużą siłę może wystąpić taka sama zmiana pędu, jak przy dłuższej ekspozycji na małą siłę.
Prawa fizyki na przykładzie uderzenia
Działanie w praktyce niezmienności energii i pędu można wyraźnie zademonstrować na przykładzie uderzenia, ponieważ zjawisko uderzenia jest szeroko stosowane w nauce i technice.
Materiały dzielą się na elastyczne i nieelastyczne. Elastyczny po ustaniu siły odkształcającej powraca do swojego pierwotnego kształtu. Kiedy elastyczny przedmiot spada na elastyczną podporę, to znaczy w wyniku uderzenia, powstaje siła sprężysta działająca od strony podpory i spowalniająca prędkość obiektu. To właśnie pokazuje wzór na impuls siły. Fizyka uderzenia jest szeroko stosowana w przemyśle.
Siła uderzenia zależy od czasu jego trwania i elastyczności podparcia. Na sztywnym wsporniku czas uderzenia będzie krótszy, a średnia siła będzie większa. Przy miękkim podparciu jest odwrotnie. Tak więc miękka siatka rozciągnięta w cyrku chroni gimnastyczkę przed silnym uderzeniem.
Bezwarunkowa niezmienność pędu
Zasada zachowania pędu jest przestrzegana, gdy układ ciał oddziałuje. Jeśli na taki system nie mają wpływu ciała zewnętrzne, oddziaływanie ciał w takim oddzielnym systemie nie zmieni jego ogólnego pędu.
Prawa dotyczącezachowanie pędu i energii to podstawowe prawa natury. Jednak zachowanie pędu w procesach mechanicznych jest zawsze sprawiedliwe i bezwarunkowe. Impuls siły i wzór na jego obliczenie dowodzą tego w praktyce. Jednak przestrzeganie prawa zachowania energii w mechanice wymaga spełnienia pewnych warunków.
Gdyby możliwe było uwzględnienie wszystkich rodzajów energii przed i po zderzeniu, można by upewnić się, że nawet w przypadku zderzenia niesprężystego przestrzegane jest prawo zachowania energii. Zawsze obowiązuje, ale istnieje możliwość zamiany rodzaju energii z jednej na drugą. W praktycznym zastosowaniu jest to szczególnie ważne.
Pręd jest wielkością wektorową, która zależy od masy ciała i jego prędkości. Impuls siły charakteryzuje zmianę ruchu ciała pod wpływem na nie określonej siły w określonym czasie.
