Ποια θα ήταν η δύναμη που απαιτείται για να σταματήσει ένα αυτοκίνητο μάζας 100kg και φορτωμένο φορτηγό 10000kg σε 2s εάν κινούνται με την ίδια ταχύτητα 5 m ανά s;
Κατανόηση των εννοιών
* Impulse: Η ώθηση είναι η αλλαγή της ορμής ενός αντικειμένου. Υπολογίζεται ως:impulse =δύναμη × Ώρα
* ορμή: Η ορμή είναι η μάζα ενός αντικειμένου πολλαπλασιασμένη με την ταχύτητά του. Ορμή =μάζα × ταχύτητα
Υπολογισμοί
1. Υπολογίστε την αρχική ορμή του αυτοκινήτου:
* Ορμή (αυτοκίνητο) =100 kg * 5 m/s =500 kg · m/s
2. Υπολογίστε την αρχική ορμή του φορτηγού:
* Ορμή (φορτηγό) =10000 kg * 5 m/s =50000 kg · m/s
3. Υπολογίστε τη μεταβολή της ορμής (ώθηση) για το αυτοκίνητο:
* Δεδομένου ότι το αυτοκίνητο έχει σταματήσει, η τελική του ορμή είναι 0 kg · m/s.
* Αλλαγή της ορμής (CAR) =500 kg · m/s - 0 kg · m/s =500 kg · m/s
4. Υπολογίστε την αλλαγή στην ορμή (ώθηση) για το φορτηγό:
* Αλλαγή της ορμής (φορτηγό) =50000 kg · m/s - 0 kg · m/s =50000 kg · m/s
5. Υπολογίστε τη δύναμη που απαιτείται για να σταματήσετε το αυτοκίνητο:
* Δύναμη (CAR) =Impulse (CAR) / TIME =500 kg · m / s / 2 s =250 n
6. Υπολογίστε τη δύναμη που απαιτείται για να σταματήσετε το φορτηγό:
* Δύναμη (φορτηγό) =Impulse (φορτηγό) / ώρα =50000 kg · m / s / 2 s =25000 n
Συμπέρασμα
* Η δύναμη που απαιτείται για να σταματήσει το αυτοκίνητο σε 2 δευτερόλεπτα είναι 250 Newton .
* Η δύναμη που απαιτείται για να σταματήσει το φορτηγό σε 2 δευτερόλεπτα είναι 25.000 Newton .
Βασικό σημείο: Παρατηρήστε πώς το φορτηγό, με την πολύ μεγαλύτερη μάζα του, απαιτεί μια σημαντικά μεγαλύτερη δύναμη να σταματήσει στο ίδιο χρονικό διάστημα, παρόλο που κινείται με την ίδια ταχύτητα με το αυτοκίνητο.
