Sila udarca se izračuna tako, da se ugotovi razmerje med spremembo gibalne količine predmeta(-ov), udeleženega(-ih) v trku, in časovnim obdobjem trka. Formula za izračun sile udarca je:
F = Δp/Δt, kjer je Δp sprememba gibalne količine in Δt časovno obdobje.
Kaj je udarna sila?
Sila udarca je definirana kot situacija, ko je opravljeno neko delo, da se predmet premakne na določeno razdaljo. Razlagamo jo lahko kot silo, ki nastane ob trku dveh predmetov. Do trčenja predmetov pride, ko en predmet trči ob drugega. Sila udarca ima velik vpliv na predmet v kratkem času. Označena je s simbolom F, kjer je merska enota Newton (N), dimenzijska formula pa je podana z [M1L1T-2]. Njegova formula je enaka zmnožku mase in hitrosti telesa na dvakratni čas. Z drugimi besedami, to je razmerje med kinetično energijo, ki jo ima telo, in razdaljo, ki jo prepotuje.
Formula udarne sile
F = mv/2t
kje,
F je udarna sila,
m je masa telesa,
v je hitrost telesa,
t je porabljen čas.
Dokaz formule
Razmislite o predmetu mase m ki se premika s hitrostjo v ko nekateri delajo IN je narejeno na njem. Uporabljena sila je F in premakne predmet na razdaljo d enote za t sekund.
Vemo, da je opravljeno delo enako zmnožku uporabljene sile in prevožene razdalje.
W = Fd ⇢ (1)
Prav tako je opravljeno delo enako kinetični energiji telesa.
W = K.E. = 1/2 mv2⇢ (2)
Iz (1) in (2) dobimo,
Fd = 1/2 mv2
F = mv2/2d
Če postavimo d = vt, dobimo,
F = mv2/2vt
F = mv/2t
To izpelje formulo za udarno silo, ki deluje na telo.
Vzorčne težave
Razmislimo o nekaj težavah, da ugotovimo, kako uporabiti to formulo.
1. naloga: Izračunajte udarno silo, ki deluje na predmet z maso 2 kg in hitrostjo 4 m/s za 2 sekundi.
rešitev:
Sila udarca, ki deluje na ta predmet z maso 2 kg in se giblje s hitrostjo 4 m/s 2 sekundi. torej
m = 2
v = 4
t = 2
Z uporabo formule, ki jo dobimo,
F = mv/2t
= 2 (4) / 2 (2)
= 8/4
= 2 N
Zato je udarna sila, ki deluje na predmet, 2 Newtona.
2. naloga: Izračunaj udarno silo, ki deluje na predmet z maso 3 kg in hitrostjo 8 m/s za 3 sekunde.
rešitev:
Za izračun udarne sile so podane vrednosti za ta problem:
m = 3
v = 8
t = 3
Z uporabo formule, ki jo dobimo,
F = mv/2t
= 3 (8) / 2 (3)
= 24/6
= 4 N
Zato je udarna sila, ki deluje na predmet, 4 newtone.
3. naloga: Izračunajte maso telesa, če je sila udarca, ki deluje na predmet, 10 N, hitrost pa 5 m/s za 4 sekunde.
rešitev:
V tej nalogi moramo izračunati maso predmeta glede na udarno silo, hitrost in čas. Podane vrednosti so:
F = 10
v = 5
t = 4
Z uporabo formule, ki jo dobimo,
F = mv/2t
=> m = 2Ft/v
= 2 (10) (4) / 5
= 16 kg
Torej je masa predmeta 16 kg.
Naloga 4: Izračunajte hitrost telesa, če je udarna sila, ki deluje na predmet, 14 N in masa 2 kg za 2 sekundi.
rešitev:
Tukaj moramo določiti hitrost predmeta glede na udarno silo, maso in čas. Imamo,
F = 14
m = 2
t = 2
Z uporabo formule, ki jo dobimo,
F = mv/2t
=> v = 2Ft/m
= 2 (14) (2) / 2
= 28 m/s
Zato je hitrost predmeta 28 m/s.
5. naloga: Izračunajte čas, ki ga porabi telo, če je sila udarca, ki deluje na predmet, 30 N, masa 4 kg in hitrost 15 m/s.
rešitev:
Za izračun časa, ki ga je potreboval predmet glede na silo udarca, maso in vrednosti hitrosti kot:
F = 30
m = 4
v = 15
Z uporabo formule, ki jo dobimo,
F = mv/2t
=> t = mv/2F
= 4 (15) / 2 (30)
= 60/60
= 1 s
Torej je čas, ki ga vzame predmet, 1 sekunda.
6. naloga: Izračunajte udarno silo, ki deluje na predmet s kinetično energijo 20 J, če je prevožena razdalja 2 m.
rešitev:
Podane vrednosti so:
Kinetična energija (E) = 20 J
Prevožena razdalja (d) = 2 m
Vemo, da imamo za določitev sile udarca formulo: F = E/d, kjer je F sila udarca, E kinetična energija in d prevožena razdalja.
Zato z uporabo formule, ki jo dobimo,
F = E/d
= 20/2
= 10 N
To pomeni, da je udarna sila, ki deluje na predmet, 10 Newtonov.
preprost program python
7. naloga: Izračunaj kinetično energijo telesa, če je udarna sila, ki deluje na predmet, 40 N in prevožena pot 4 m.
rešitev:
Podane vrednosti za izračun kinetične energije telesa so:
Sila udarca (F) = 40
Prevožena razdalja (d) = 4
Z uporabo formule, ki jo dobimo,
F = E/d
=> E = Fd
= 40 (4)
= 160 J
Zato je kinetična energija telesa 160 joulov.