Bagaimana kekuatan berbeda dari dorongan? + Contoh

Bagaimana kekuatan berbeda dari dorongan? + Contoh
Anonim

Dalam banyak kasus kita mengamati perubahan dalam kecepatan suatu benda tetapi kita tidak tahu berapa lama gaya itu diberikan. Impuls adalah bagian integral dari kekuatan. Ini adalah perubahan momentum. Dan itu berguna untuk memperkirakan kekuatan ketika kita tidak tahu persis bagaimana benda berinteraksi dalam suatu benturan.

Contoh 1: jika Anda bepergian di sepanjang jalan dengan mobil pada kecepatan 50 km / jam pada suatu saat, dan Anda berhenti kemudian, Anda tidak tahu berapa banyak tenaga yang digunakan untuk menghentikan mobil. Jika Anda menekan rem dengan ringan, Anda akan berhenti dalam waktu yang lama. Jika Anda menekan rem dengan kuat, Anda akan berhenti dalam waktu yang sangat singkat.

Anda dapat menghitung berapa banyak momentum berubah. Momentum mobil yang berhenti berhenti adalah nol. Dan momentum mobil yang bergerak sama dengan massa kali kecepatannya.

#delp = mv - p_f #

Perubahan momentum ini adalah dorongan.

Mobil 1000 kg dengan kecepatan 50 km / jam memiliki momentum yang diberikan oleh:

#delp = 1000 * 50 - 0 = 50000 (kg * km) / j #

Mari kita ubah itu menjadi Newton untuk kemudahan penggunaan:

# 50000 * 1000 m / (km) * 3600 s / jam = 13880 N * s #

Jika kita ingin menghentikan mobil dalam 1 detik, gaya rata-rata harus 13880 N. Jika kita memiliki 2 detik untuk menghentikan mobil, itu dapat dilakukan dengan setengah dari gaya ini:

# (13880Ns) / (2s) = 6940 N #

Ketahuilah bahwa jika Anda menabrak benda yang sangat padat seperti pohon atau balok beton, mobil hanya memiliki sedikit waktu untuk berhenti. Kekuatan yang terlibat menjadi luar biasa. Menghentikan dalam 1 detik dengan gaya seragam membutuhkan jarak berhenti 7 meter. Itu perhentian yang sangat sulit. Dengan jarak berhenti hanya 1 cm, mobil hanya akan memiliki 0,07 detik untuk berhenti. Kekuatan berhenti menjadi besar.

# (13880Ns) / (0,07s) = 200000 N #

Gerakan mobil yang biasa mudah diamati dengan kamera video biasa. Tabrakan antara benda padat tidak begitu sederhana.

Contoh 2: Pertimbangkan lapangan baseball yang dilempar pada 40 m / s dipukul oleh kelelawar dan kepala keluar dari dinding bidang tengah pada 45 m / s. Perubahan kecepatan adalah 85 m / s (ingat bahwa ia bergerak ke arah yang berlawanan setelah dipukul). Mengetahui massa bola kita bisa menghitung impuls. Namun dibutuhkan kamera berkecepatan sangat tinggi untuk menentukan berapa lama bola itu bersentuhan dengan kelelawar. Kita dapat menghitung impuls, dan dengan informasi ini membuat perkiraan yang baik dari gaya rata-rata dan maksimum.