Liikemäärä ja impulssi

Olet varmasti huomannut, että vaaditaan paljon enemmän vaivaa saada painavampi esine liikkeelle kuin kevyt. Tai pysäyttää se! Samoin on vaikeampaa jarruttaa nopeasti kulkevaa esinettä, kuin sellaista, joka liikkuu hitaasti. Tällä massan ja nopeuden yhdistelmällä on nimi: liikemäärä. Mitä suurempi nopeus, sitä suurempi liikemäärä.

Mitä suurempi massa, sitä suurempi liikemäärä. Liikemäärä ilmaistaan p-kirjaimella ja sen yksikkö on kilogrammametri per sekunti. Liikemäärä on massa kertaa nopeus. Kimin liikemäärä on Kimin massa kertaa Kimin nopeus. Nopeudella on suunta.

Siksi liikemäärälläkin täytyy olla suunta. Liikemäärä on vektorisuure. Kun Kimillä on vasemmalle suuntautuva nopeus, myös liikemäärällä täytyy olla suunta vasemmalle. Joten mitä tapahtuu, jos Philip työntää Kimiä? Philip muuttaa Kimin liikemäärää, koska nopeus on muuttunut.

Tässä tapauksessa tarpeeksi jopa muuttamaan suuntaa. Katsotaanpa myös kaaviota. Muuttaaksemme liikemäärää meidän täytyy muuttaa joko massaa tai nopeutta. Tässä muutamme nopeutta. Liikemäärän muutos - eli p-jälkeen miinus p-ennen - kirjoitetaan muodossa "delta-p", joka on sama kuin massa kertaa muutos nopeudessa - "delta-v".

Muutos vie aikaa. Lisäämme nopeuden muuttamiseen kuluvan ajan muodossa "delta-t". Nopeuden muutos ajan myötä on siis kiihtyvyys. Muutos liikemäärässä ajan myötä on massa kertaa kiihtyvyys. Odota...

Mehän tiedämme tämän! Sitä sanotaan voimaksi! Palauta mieleesi Newtonin toinen liikkeen laki: F on yhtä kuin m kertaa a Joten nopeus, jolla liikemäärä muuttuu, on sama kuin voima. Aiempi esimerkki jonkun hidastamisesta näytti meille tämän. Mitä enemmän voimaa Philip käyttää, sitä nopeammin Kim hidastuu.

Takaisin Kimiin ja Philipiin. Kun Philip työntää Kimiä voimalla tietyn ajan kuluessa, liikemäärä muuttuu. Voima kertaa aika aiheuttaa liikemäärän muutoksen. Verrataanpa... Pieni kohteeseen vaikuttava voima pitkän ajan kuluessa... ...aiheuttaa saman liikemäärän kuin suuri voima, joka vaikuttaa samaan kohteeseen lyhyemmän ajan.

Liikemäärän muutoksella on nimi: impulssi! Impulssi on yhtä kuin voima kertaa aika. Mitä merkitystä impulssilla on? Katso! Philip tekee korkeushypyn ja laskeutuu vaahtomuovipatjalle.

Se on pehmeä ja vaimentaa pudotusta pienellä voimalla, mutta kauemman aikaa. Yritä hypätä ilman patjaa. Muutos liikemäärässä on sama. Tästä nopeudesta nollaan. Impulssi on suurempi kuin aiemmassa esimerkissä.

Mutta jarrutus on paljon nopeampi. Siksi voima on paljon suurempi tässä esimerkissä. Philip-parka. Nyt kun tiedämme kaiken tämän, tehdäänpä vähän laskelmia! Jalkapallon massa on 450 grammaa ja se ohittaa Jennyn 8 metrin sekuntinopeudella suuntanaan oikea.

Jenny potkaisee sitä todella lujaa kohti maalia vastakkaiseen suuntaan. Kontakti pallon ja Jennyn jalan välillä kestää 0,25 sekuntia. Pallon nopeus Jennyn potkun jälkeen on miinus 15 metriä per sekunti. Miinus viisitoista? ...juuri niin. Huomioi suunta.

Se oli positiivinen tähän suuntaan, joten sen täytyy olla negatiivinen tuohon suuntaan. Millä voimalla Jenny potkaisi palloa? Pysäytä video ja kokeile ratkaista se itse! Liikemäärä on massa kertaa nopeus ja impulssi on liikemäärän muutos, joka on voima kerrottuna ajalla. Aiempi liikemäärä on 0,450 x 8 eli 3,60.

Jälkimmäinen liikemäärä on 0,450 x -15 eli -6,75 Siispä muutos on -10,35 kilogrammametriä per sekunti. Jaetaan impulssin kestolla, jonka voima on... -41,4 kilogrammametriä per sekunti potenssiin 2. Mikä on sama kuin... Newtonit. Pyöristä oikeaan merkitsevään numeroon ja vastaus on -41 Newtonia.

Liikemäärä on massa kertaa nopeus. Impulssi on liikemäärän muutos, joka on yhtä kuin voima kertaa aika.