Πώς σχετίζεται η δύναμη με την ορμή του σώματος;
1. Δύναμη ως ρυθμός μεταβολής της ορμής:
* Ο δεύτερος νόμος κίνησης του Νεύτωνα: Αυτός ο θεμελιώδης νόμος αναφέρει ότι η καθαρή δύναμη που δρουν σε ένα αντικείμενο είναι ίσο με το ρυθμό αλλαγής της ορμής του. Μαθηματικά:
f =dp/dt
Οπου:
* F είναι η καθαρή δύναμη
* P είναι η ορμή (p =mv, όπου m είναι μάζα και V είναι ταχύτητα)
* t είναι ώρα
* Επεξήγηση: Αυτό σημαίνει ότι εάν μια δύναμη εφαρμοστεί σε ένα αντικείμενο, θα προκαλέσει αλλαγή στη δυναμική του αντικειμένου. Όσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη, τόσο ταχύτερη είναι η αλλαγή της ορμής.
2. Ώθηση και αλλαγή στην ορμή:
* Impulse: Η ώθηση είναι το προϊόν της βίας και το χρονικό διάστημα πάνω στο οποίο ενεργεί η δύναμη. Μαθηματικά:
impulse =fdt
* Σχέση με την ορμή: Η ώθηση είναι επίσης ίση με την αλλαγή της ορμής ενός αντικειμένου:
impulse =ΔΡ =mvf - mvi
Οπου:
* m είναι η μάζα
* Το VF είναι η τελική ταχύτητα
* Το VI είναι η αρχική ταχύτητα
* Παράδειγμα: Όταν χτυπάτε ένα μπέιζμπολ με ένα ρόπαλο, το ρόπαλο ασκεί μια δύναμη σε σύντομο χρονικό διάστημα. Αυτή η δύναμη προκαλεί μια αλλαγή στη δυναμική της μπάλας, στέλνοντας την πετώντας μακριά με πολύ υψηλότερη ταχύτητα.
Συνοπτικά:
* Η δύναμη είναι η αιτία των αλλαγών στην ορμή.
* Όσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη, τόσο μεγαλύτερη είναι η αλλαγή της ορμής.
* Όσο περισσότερο ενεργεί μια δύναμη, τόσο μεγαλύτερη είναι η αλλαγή της ορμής.
Πρακτικές συνέπειες:
Αυτή η σχέση μεταξύ δύναμης και ορμής έχει πολλές πρακτικές συνέπειες:
* Ασφάλεια: Στα ατυχήματα αυτοκινήτων, οι ζώνες Crumple έχουν σχεδιαστεί για να αυξάνουν το χρόνο κατά τον οποίο εφαρμόζεται η δύναμη, μειώνοντας έτσι την ώθηση και ελαχιστοποιώντας τον τραυματισμό.
* Αθλητισμός: Στον αθλητισμό, οι αθλητές προσπαθούν να μεγιστοποιήσουν τη δύναμη που εφαρμόζουν σε σύντομο χρονικό διάστημα για να επιτύχουν σημαντικές αλλαγές στην ορμή.
* Πρότρη: Οι ρουκέτες εργάζονται με την εκτόξευση μάζας (καύσιμο) με υψηλή ταχύτητα, δημιουργώντας μια αλλαγή στην ορμή και προωθώντας τον πυραύλο προς τα εμπρός.
