كيف تختلف القوة عن الدافع؟ + مثال

في العديد من الحالات ، نلاحظ تغيرات في سرعة جسم ما ولكننا لا نعرف كم من الوقت تم بذل القوة. الدافع هو جزء لا يتجزأ من القوة. هذا هو التغيير في الزخم. وهو مفيد لتقريب القوى عندما لا نعرف بالضبط كيفية تفاعل الأشياء في التصادم.

مثال 1: إذا كنت تسافر على طول الطريق في سيارة بسرعة 50 كم / ساعة في وقت ما وتوقفت في وقت لاحق ، فأنت لا تعرف مقدار القوة التي استخدمت لإيقاف السيارة. إذا ضغطت على المكابح باستخفاف ، فستتوقف لفترة طويلة من الزمن. إذا ضغطت بقوة على المكابح ، فسوف تتوقف في وقت قصير جد ا.

يمكنك حساب مقدار الزخم الذي تغير. زخم توقف السيارة صفر. وزخم سيارة متحركة يساوي كتلة أوقات السرعة.

#delp = mv - p_f #

هذا التغيير في الزخم هو الدافع.

لدى سيارة 1000 كجم بسرعة 50 كم / ساعة قوة دفع من:

#delp = 1000 * 50 - 0 = 50000 (kg * km) / h #

دعنا نحول ذلك إلى نيوتن لسهولة الاستخدام:

# 50000 * 1000 م / (كم) * 3600 ثانية / ساعة = 13880 شمال ا *

إذا أردنا إيقاف السيارة في ثانية واحدة ، فستحتاج القوة المتوسطة إلى 13880 شمالا. إذا كان لدينا ثانيتان لإيقاف السيارة ، فيمكن أن يتم ذلك بنصف هذه القوة:

# (13880Ns) / (2s) = 6940 شمالا #

أدرك أنه إذا أصبت بشيء صلب مثل شجرة أو كتلة خرسانية ، فلن يكون لدى السيارة سوى القليل من الوقت للتوقف. القوات المعنية تصبح هائلة. التوقف في ثانية واحدة بقوة موحدة يتطلب 7 أمتار من مسافة التوقف. هذا توقف صعب للغاية. بالنظر إلى مسافة التوقف التي تبلغ 1 سم فقط ، سيكون أمام السيارة 0.07 ثانية فقط للتوقف. قوة التوقف تصبح ضخمة.

# (13880Ns) / (0.07s) = 200000 شمالا #

من السهل مراقبة الحركة المعتادة للسيارة باستخدام كاميرا فيديو عادية. الاصطدام بين الأجسام الصلبة ليس بهذه البساطة.

مثال 2: ضع في اعتبارك أن ملعب البيسبول الذي ألقيت على ارتفاع 40 م / ث قد صدم به خفاش ورأسه خارج جدار الملعب المركزي عند 45 م / ث. التغير في السرعة هو 85 م / ث (تذكر أنه يسير في الاتجاه المعاكس بعد اصابته). معرفة كتلة الكرة يمكننا حساب الدافع. لكن الأمر يتطلب كاميرا عالية السرعة لتحديد مدة اتصال الكرة بالخفافيش. يمكننا حساب الدافع ، وبهذه المعلومات نجعل بعض التقريب الجيد للمتوسط والحد الأقصى للقوة.