Zawartość
Od kołysania wahadła po kulę toczącą się w dół wzgórza, pęd służy jako przydatny sposób obliczania fizycznych właściwości obiektów. Możesz obliczyć pęd dla każdego obiektu w ruchu o określonej masie. Bez względu na to, czy jest to planeta na orbicie wokół Słońca, czy elektrony zderzające się ze sobą przy dużych prędkościach, pęd zawsze jest iloczynem masy i prędkości obiektu.
Oblicz pęd
Obliczasz pęd za pomocą równania
p = mvgdzie pęd p mierzy się w kg m / s, masę m w kg i prędkości przeciwko wm / s. To równanie pędu w fizyce mówi ci, że pęd jest wektorem wskazującym kierunek prędkości obiektu. Im większa jest masa lub prędkość poruszającego się obiektu, tym większy będzie pęd, a wzór ma zastosowanie do wszystkich skal i rozmiarów obiektów.
Jeżeli elektron (o masie 9,1 × 10 −31 kg) poruszał się przy 2,18 × 106 m / s, pęd jest iloczynem tych dwóch wartości. Możesz pomnożyć masę 9,1 × 10 −31 kg i prędkość 2,18 × 106 m / s, aby uzyskać pęd 1,98 × 10 −24 kg m / s. Opisuje to pęd elektronu w modelu Bohra atomu wodoru.
Zmiana tempa
Możesz także użyć tej formuły do obliczenia zmiany pędu. Zmiana pędu Δp („delta p”) wynika z różnicy między pędem w jednym punkcie a pędem w innym punkcie. Możesz to napisać jako Δp = m1przeciwko1 - m2przeciwko2 dla masy i prędkości w punkcie 1 oraz masy i prędkości w punkcie 2 (wskazanych przez indeks dolny).
Możesz pisać równania opisujące dwa lub więcej obiektów, które zderzają się ze sobą, aby określić, w jaki sposób zmiana pędu wpływa na masę lub prędkość obiektów.
Ochrona pędu
W ten sam sposób, pukanie piłek w pulę o siebie przenosi energię z jednej piłki do drugiej, przedmioty, które zderzają się ze sobą, przenoszą pęd. Zgodnie z prawem zachowania pędu całkowity pęd systemu jest zachowany.
Możesz utworzyć formułę pędu całkowitego jako sumę pędu dla obiektów przed zderzeniem i ustawić ją jako równą pędowi całkowitemu obiektów po zderzeniu. Takie podejście można zastosować do rozwiązania większości problemów fizyki związanych z kolizjami.
Przykład zachowania pędu
Podczas zajmowania się problemami zachowania pędu bierze się pod uwagę stan początkowy i końcowy każdego z obiektów w systemie. Stan początkowy opisuje stany obiektów tuż przed wystąpieniem kolizji oraz stan końcowy, tuż po kolizji.
Jeżeli samochód o masie 1500 kg (A) porusza się z prędkością 30 m / s w +x kierunek zderzył się z innym samochodem (B) o masie 1500 kg, poruszając się 20 m / s w -x kierunek, zasadniczo łącząc się przy uderzeniu i kontynuując ruch, jakby były pojedynczą masą, jaka byłaby ich prędkość po zderzeniu?
Korzystając z zachowania pędu, możesz ustawić początkowy i końcowy całkowity pęd kolizji równy sobie jako pTi = pT.fa _ lub _pZA + pb = pTf dla pędu samochodu A, pZA i pęd samochodu B, pb. Lub w całości z młączny jako całkowita masa połączonych samochodów po zderzeniu:
m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi} = m_ {łącznie} v_fGdzie przeciwkofa jest końcową prędkością połączonych samochodów, a indeksy „i” oznaczają prędkości początkowe. Używasz −20 m / s do prędkości początkowej samochodu B, ponieważ porusza się on wx kierunek. Podział przez młączny (i cofanie w celu zachowania przejrzystości) daje:
v_f = frac {m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi}} {m_ {łącznie}}I wreszcie, zastępując znane wartości, zauważając to młączny jest po prostu mZA + mb, daje:
begin {wyrównany} v_f & = frac {1500 {kg} × 30 {m / s} + 1500 {kg} × -20 {m / s}} {(1500 + 1500) {kg} } & = frac {45000 {kg m / s} - 30000 {kg m / s}} {3000 {kg}} & = 5 {m / s} end {wyrównany}Należy pamiętać, że pomimo równych mas fakt, że samochód A poruszał się szybciej niż samochód B, oznacza, że łączna masa po zderzeniu nadal porusza się w +x kierunek.