Μονάδες ώθησης
Η ώθηση μιας δύναμης μετριέται σε μονάδες παλμών. Η δύναμη που εφαρμόζεται για ένα σύντομο χρονικό διάστημα είναι γνωστή ως παρορμητική δύναμη. Κλωτσώντας μια μπάλα, για παράδειγμα. Η ώθηση της δύναμης είναι μια μέτρηση της πλήρους επίδρασης της δύναμης. Όταν παρέχεται μια ώθηση σε ένα αντικείμενο, οδηγεί σε μια ισοδύναμη διανυσματική αλλαγή στη γραμμική του ορμή προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Παρόρμηση
Εάν η δύναμη είναι σταθερή, η ώθηση της δύναμης είναι το γινόμενο της προκύπτουσας δύναμης F και της διάρκειας αυτής της δύναμης Δt . Οι αλλαγές στην κίνηση και, ως αποτέλεσμα, οι αλλαγές στην ορμή προκαλούνται από την ώθηση της δύναμης.
Εξήγηση παρόρμησης
Μαθηματικά, η ώθηση μπορεί να δοθεί ως:
J=ΣF.Δt =m (vfinal – vinitial)
Εδώ,
J=Παρόρμηση
m=Μάζα σώματος
vfinal=Τελική ταχύτητα
vinitial=Αρχική ταχύτητα
Όταν η μάζα ή η ταχύτητα ενός σώματος αλλάζει, αλλάζει και η ορμή.
Το γινόμενο της μέσης δύναμης και της χρονικής περιόδου είναι η μεταβολή της ορμής, η οποία μπορεί να δηλωθεί ως:
J =Faverage (t2 – t1)
Το ολοκλήρωμα της προκύπτουσας δύναμης (F) στο χρόνο είναι η ώθηση.
Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, η δύναμη μπορεί να εκφραστεί ως
F =dpdt
dp =Fdt
P1 – P2 =F × dt
F × dt =J
Ενσωμάτωση της παραπάνω εξίσωσης από t1 σε t2
J=t1t2dPdtdt
J=p1p2dP
J =P2 – P1
J = ΔP
P1=αρχική ορμή
P2=Τελική ορμή
ΔP=μεταβολή της ορμής
Είναι γνωστό ως παρόρμηση. Εάν η δύναμη παραμένει σταθερή σε όλη τη χρονική περίοδο Δt ,
J =F × Δt
Τύπος παρόρμησης
Παρόρμηση =Δύναμη × (τελικός χρόνος – αρχικός χρόνος)
Παρόρμηση =Δύναμη × Δt
J =F × Δt
Η ισοδύναμη μονάδα ορμής διαστάσεων είναι χιλιόγραμμο μέτρο ανά δευτερόλεπτο και η μονάδα παλμού SI είναι το δευτερόλεπτο του Newton (N.s) .
Σχέση μεταξύ Ορμής και Παρόρμησης
Γνωρίζουμε ότι μια μη ισορροπημένη δύναμη επιταχύνει πάντα ένα αντικείμενο, είτε επιταχύνοντάς το είτε επιβραδύνοντάς το, σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα. Όταν μια δύναμη λειτουργεί προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση ενός αντικειμένου, το αντικείμενο επιβραδύνεται. Όταν μια δύναμη ενεργεί προς την ίδια κατεύθυνση με την κίνηση ενός αντικειμένου, το αντικείμενο επιταχύνεται.
Εάν αλλάξει η ταχύτητα του αντικειμένου, θα αλλάξει και η ορμή του αντικειμένου. Η μεταβολή της ορμής καθορίζεται από το μέγεθος της δύναμης και το χρόνο που εφαρμόστηκε.
Μια ώθηση είναι μια δύναμη που παρέχεται σε ένα αντικείμενο για ένα καθορισμένο χρονικό διάστημα που προκαλεί την αλλαγή της ορμής του αντικειμένου.
Παρόρμηση =F x t
Παρόρμηση – Θεώρημα ορμής
Το θεώρημα ώθησης-ορμής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό των μονάδων ώθησης. Η Δύναμη Παρόρμησης έχει μια χρονική σχέση, που σημαίνει ότι ισοδυναμεί με μια αλλαγή στην ορμή. Αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί μαθηματικά ως:
∑ F Δ t =m Δ v
Η δύναμη πολλαπλασιάζεται με το χρόνο για να δώσει ώθηση, όπως αναφέρεται στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης. Η μονάδα ώθησης SI θα είναι το δεύτερο Newton, ή N.s., σύμφωνα με το.
Το Newton (N) είναι μια παράγωγη μονάδα/σύνθετη μονάδα σε αυτήν την περίπτωση. Η δύναμη μπορεί να αναπαρασταθεί ως το γινόμενο της μάζας και της επιτάχυνσης, σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα.
F =ma
Όταν μεταφράσουμε την εξίσωση σε μονάδες SI, παίρνουμε:
N =kg.m/s2
Πολλαπλασιάζοντας και τις δύο πλευρές με s , παίρνουμε
N.s = kg.m/s2.s
N.s = kg.m/s
Ως αποτέλεσμα, μετριέται στις ίδιες μονάδες και διαστάσεις με την ορμή.
Εφαρμογές της ώθησης στην πραγματική ζωή
Ακολουθούν μερικά παραδείγματα παρορμητικής δύναμης που συναντάμε σε καθημερινή βάση:
- Το να πιάσεις μια μπάλα και να χτυπήσεις μια μπάλα με ένα ρόπαλο είναι δύο διαφορετικοί τρόποι για να παίξεις κρίκετ.
- Οι αερόσακοι του αυτοκινήτου βασίζονται στο Impulse.
- Πέταγμα ενός κέρματος
- Χτυπώντας μια μπάλα του γκολφ.
- Εκκίνηση της μοτοσυκλέτας κ.λπ.
Σημαντικά σημεία που σχετίζονται με το Impulse
- Η δύναμη που εφαρμόζεται για μια σύντομη στιγμή είναι γνωστή ως παρορμητική δύναμη.
- Ν.σ. είναι η μονάδα SI για την ώθηση.
- Το θεώρημα ώθησης-ορμής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό των μονάδων παλμού.
- Το να πιάσεις μια μπάλα, να χτυπήσεις μια μπάλα, να πετάξεις ένα κέρμα και ούτω καθεξής είναι όλα παραδείγματα παρόρμησης.
- Οι ισοδύναμες διαστάσεις μονάδες για την ορμή και την ώθηση είναι ίδιες. Το Kg.m/s είναι ένας τρόπος έκφρασης.
Συμπέρασμα
Ένα αντικείμενο λέγεται ότι έχει συναντήσει μια ώθηση όταν του ασκείται δύναμη (είτε σε σύγκρουση είτε σε οποιοδήποτε άλλο συμβάν). Η ώθηση είναι απλώς το γινόμενο της δύναμης που εφαρμόζεται στο αντικείμενο πολλαπλασιαζόμενο επί τη διάρκεια αυτής της δύναμης. Η ορμή του αντικειμένου μεταβάλλεται από το ερέθισμα.
Ως αποτέλεσμα, οι μονάδες ώθησης είναι δύναμη πολλαπλασιασμένη με το χρόνο. Ο Νεύτωνας είναι η τυπική μετρική μονάδα δύναμης και η δεύτερη είναι η τυπική μετρική μονάδα του χρόνου. Το Newton.second(N.s) είναι η τυπική μετρική μονάδα παλμού.
