Импулс във физиката: значение, момент на силата, формула за изчисление

В превод от латински думата "импулс" означава удар, сътресение. Човек винаги е бил изненадан от ефекта, предизвикан от удар. Нека се опитаме да обясним от гледна точка на физиката понятия като сила на удара, сила на импулса и формула за нейното изчисляване.

Импулс и неговата сила

Във физиката има ясно разграничение между понятията импулс и сила. Трябва да се разбере, че инерцията е количеството движение. Тя се определя като произведение на скоростта на дадено тяло и неговата маса:

p = m × v.

За да се изчисли моментът на силата, формулата трябва да се допълни с термините сила F и време t. В случая е включен най-важният физичен закон за запазване на импулса.

Формулата за инерция чрез сила може да се даде в следния вид

F = (m v₁-m v₀) / t, или m v₁ - m v₀ = F t,

където F е приложената сила,

t е единицата за време,

m е масата на тялото,

v₀ - начална скорост на куршума,

v₁ - крайна скорост след удара.

Така, ако първоначалната скорост на тяло с дадена маса се увеличава с течение на времето под действието на някаква сила, тази промяна в големината на движението за единица време ще бъде пропорционална на действащата сила. Силата на импулса, чиято формула е показана, демонстрира втория закон на Нютон. От това следва, че краткотрайно въздействие на голяма сила може да доведе до същото изменение на импулса, както дълготрайно въздействие на малка сила.

Законите на физиката за примера на удара

Действието на практика на неизменността на енергията и импулса може да се покаже нагледно на примера с удара, тъй като явлението удар се прилага широко в науката и техниката.

Материалите се разделят на еластични и нееластични. Еластичен се връща в първоначалната си форма след прекратяване на деформиращата сила. При падане на еластичен обект върху еластична опора, т.е. при сблъсък, се създава еластична сила, която действа от страната на опората, за да забави скоростта на обекта. Това се вижда от формулата за силовите импулси. Физиката на удара намира широко приложение в промишлеността.

Силата на удара зависи от неговата продължителност и еластичността на опората. Върху твърда опора продължителността на удара е по-кратка, а средната сила е по-голяма. В случай на мека опора - напротив. Така меката мрежа, опъната в цирка, предпазва гимнастичката от силен удар.

Инвариант на импулса

Правилото за запазване на импулса се спазва при взаимодействието на система от тела. Ако такава система не се влияе от външни тела, взаимодействието на телата в рамките на такава дискретна система няма да промени нейния общ импулс.

Законите за запазване на импулса и енергията са основните природни закони. Въпреки това запазването на импулса при механичните процеси е винаги вярно и безусловно. Силовият импулс и формулата за неговото изчисляване го доказват на практика. Но законът за запазване на енергията в механиката изисква да бъдат изпълнени някои условия.

Ако всички видове енергия преди и след удара могат да бъдат отчетени, би било възможно да се види, че дори в случай на нееластичен удар законът за запазване на енергията се спазва. Винаги е вярно, но има възможност един вид енергия да се превърне в друг. В практическите приложения това е особено важно.

Импулсът е векторна величина, която зависи от масата на тялото и неговата скорост. Силата на импулса описва промяната в движението на дадено тяло под въздействието на определена сила за определен период от време.