Główna zawartość
Fizyka w szkole średniej
Kurs: Fizyka w szkole średniej > Rozdział 6
Lekcja 1: Wprowadzenie do pędu i popęduPopęd siły
Overview of key terms and equations related to impulse, including how impulse can be calculated from a force vs. time graph.
Pojęcia kluczowe
Wyrażenie (typowe oznaczenia) | Wyjaśnienie | |
---|---|---|
Popęd sily (impuls) | Iloczyn średniej siły działające na ciało przez czas dzialania sily. Popęd siły jest równy zmianie pędu ciała |
Równania
Równanie | Wyjaśnienie oznaczeń | Interpretacja fizyczna |
---|---|---|
Popęd jest iloczynem średniej wypadkowej siły działającej na ciało i czasu działania tej siły. |
Zmiana pędu pod wpływem działania siły
Z definicji popędu siły wynika związek pomiędzy siłą a chwilowym tempem zmian pędu w czasie:
Tempo zmian pędu ciała jest równe sile działającej na to ciało (pamiętaj, że i pęd i siła są wektorami. Tempo zmian pędu, jako granica ilorazu zmian pędu (wektora) i zmian czasu (skalara), gdy zmiany czasu są coraz mniejsze, jest także wektorem. Dla uproszczenia, nie stosujemy notacji wektorowej jak długo nie prowadzi to do nieporozumień). To znaczy, że:
- O zmianie pędu ciała
w czasie decyduje popęd siły , działającej na to ciało w tym czasie. - I na odwrót: jeśli po upływie czasu
pęd ciała nie uległ zmianie , to na ciało działała siła , której popęd w tym czasie wyniósł zero.
Popęd siły a wykres zależności siły od czasu
A jednym wymiarze popęd siły jest równy po prostu polu powierzchni obszaru ograniczonego wykresem siły w zależności od czasu, przy czym w obszarze, w którym siła jest dodatnia zmiana pędu będzie dodatnia, a gdy siła jest ujemna (to znaczy, w danym układzie współrzędnych jej współrzędna jest ujemna), pole powierzchni trzeba wziąć ze znakiem minus, to znaczy, że zmiana pędu będzie ujemna. W przypadku ruchu w więcej niż jednym wymiarze dotyczy to każdej współrzędnej z osobna. Obliczając pole powierzchni w przypadku bardziej skomplikowanej zależności siły od czasu, można podzielić czas na odcinki tak krótkie, by można było traktować w każdym z nich siłę jako stałą.
Na przykład w przypadku zależności siły od czasu przedstawionej na rysunku 1 zmiana pędu w czasie równa jest sumie pól powierzchni obszarów i ..
Obszar ma kształt prostokąta o wysokości i szerokości . Obszar ma kształt trójkąta prostokątnego o wysokości i długości podstawy równej . Zmiana pędu ciała w czasie równa się
Więcej przykładów podobnych obliczeń znajdziesz w naszym filmie o wyznaczaniu zmiany pędu ciała na podstawie wykresu zależności siły od czasu.
Często spotykane błędy i nieporozumienia
- Znak popędu siły. Popęd siły jest wektorem. Jeśli z obliczeń wynika ujemna wartość popędu siły, to oznacza to, że w wybranym układzie współrzędnych i w danym przedziale czasu współrzędna średniej wypadkowej siły działającej na ciało jest ujemna. Podobnie, dodatnia wartość popędu oznacza, że w tym układzie współrzędnych współrzędna średniej siły wypadkowej działającej na ciało jest dodatnia.
- Nie należy mylić popędu siły z pracą wykonaną przez siłę. Wprawdzie obie te wielkości zależą od działającej na ciało siły, ale są zupełnie różne. Porównanie własności popędu siły i pracy wykonanej przez siłę przedstawia poniższa tabela.
Popęd siły | Praca | |
---|---|---|
Iloczyn wypadkowej siły przez... | czas | przesunięcie (iloczyn skalarny) |
Zmiana | pędu ciała | energii ciała |
Własności | wektor | skalar |
Dowiedz się więcej
Zapraszamy także do obejrzenia filmu o pędzie i popędzie siły.
Sprawdź, czy dobrze rozumiesz: ćwiczenie na temat obliczania zmian pędu i prędkości na podstawie wykresów zależności siły od czasu.
Chcesz dołączyć do dyskusji?
Na razie brak głosów w dyskusji