Impuls - Forță în timp

Forța aplicată în timp creează un impuls, o schimbare de impuls. Impulsul este definit în mecanica clasică ca o forță înmulțită cu timpul în care acționează. În termeni de calcul, impulsul poate fi calculat ca integrală a forței în raport cu timpul. Simbolul impulsului este J sau Imp. 

Forța este o cantitate vectorială (direcția contează), iar impulsul este și un vector în aceeași direcție. Când un impuls este aplicat unui obiect, acesta are o modificare vectorială în momentul său liniar. Impulsul este produsul forței medii nete care acționează asupra unui obiect și durata acestuia. J = fΔT

În mod alternativ, impulsul poate fi calculat ca diferență de impuls între două instanțe date. Impuls = schimbare în moment = forță x timp.

Unități de impuls

Unitatea SI de impuls este aceeași ca și pentru moment, Newton secunda N * s sau kg * m / s. Cei doi termeni sunt egali. Unitățile de inginerie engleză pentru impuls sunt secundă de lire sterline (lbf * s) și slug-foot pe second (slug * ft / s).

Teorema Impulsei-Momentului

Această teoremă este echivalentă în mod logic cu a doua lege a mișcării lui Newton: forța este egală cu accelerația de masă, cunoscută și sub numele de legea forței. Schimbarea de impuls a unui obiect este egală cu impulsul aplicat acestuia. J = Δ p.

Această teoremă poate fi aplicată la o masă constantă sau la o masă în schimbare. Este relevant în special pentru rachete, unde masa rachetei se schimbă pe măsură ce combustibilul este cheltuit pentru a produce împingerea.

Impulsul forței

Produsul forței medii și timpul în care este exercitat este impulsul forței. Este egal cu schimbarea momentului unui obiect care nu schimbă masa.

Acesta este un concept util atunci când studiați forțele de impact. Dacă creșteți timpul în care se produce schimbarea forței, forța de impact scade și ea. Aceasta este folosită în proiectarea mecanică pentru siguranță și este utilă și în aplicații sportive. Doriți să reduceți forța de impact pentru o mașină care lovește balustrada, de exemplu, proiectând balustrada pentru a se prăbuși, precum și proiectând părți ale mașinii pentru a se zdrobi la impact. Aceasta prelungește timpul impactului și, prin urmare, forța.

Dacă doriți ca o bilă să fie propulsată mai departe, doriți să scurtați timpul de impact cu o rachetă sau o bâtă, crescând forța de impact. Între timp, un boxer știe să se îndepărteze de un pumn, așa că durează mai mult în aterizare, reducând impactul.

Impulsul specific

Impulsul specific este o măsură a eficienței rachetelor și a motoarelor cu jet. Este impulsul total care este produs de o unitate de propulsor pe măsură ce este consumat. Dacă o rachetă are un impuls specific mai mare, are nevoie de mai puțin propulsor pentru a câștiga altitudine, distanță și viteză. Este echivalentul impulsului împărțit la debitul de combustibil. Dacă se folosește greutatea propulsorului (la Newton sau lira), impulsul specific este măsurat în câteva secunde. Acesta este adesea modul în care producătorii raportează performanțele motorului rachetă.