Impuls - Forceer in de tijd

Kracht uitgeoefend in de tijd creëert een impuls, een verandering in momentum. Impuls wordt in de klassieke mechanica gedefinieerd als een kracht vermenigvuldigd met de hoeveelheid tijd waarover het werkt. In calculustermen kan de impuls worden berekend als de integraal van kracht met betrekking tot tijd. Het symbool voor impuls is J of Imp. 

Kracht is een vectorgrootheid (de richting is belangrijk) en impuls is ook een vector in dezelfde richting. Wanneer een impuls op een object wordt toegepast, heeft het een vectorverandering in zijn lineaire momentum. Impuls is het product van de gemiddelde netto kracht die op een object werkt en de duur ervan. J = FΔt

Als alternatief kan impuls worden berekend als het verschil in momentum tussen twee gegeven instanties. Impuls = verandering in momentum = kracht x tijd.

Eenheden van impuls

De SI-impulseenheid is hetzelfde als voor momentum, de Newton tweede N * s of kg * m / s. De twee termen zijn gelijk. Engelse engineering-eenheden voor impuls zijn pond-seconde (lbf * s) en slak-voet per seconde (slak * ft / s).

De impuls-impuls stelling

Deze stelling komt logisch overeen met de tweede bewegingswet van Newton: kracht is massa maal versnelling, ook bekend als de krachtwet. De verandering in impuls van een object is gelijk aan de impuls die erop wordt toegepast. J = Δ p.

Deze stelling kan worden toegepast op een constante massa of op een veranderende massa. Het is vooral relevant voor raketten, waar de massa van de raket verandert als brandstof wordt verbruikt om de stuwkracht te produceren.

Impuls van kracht

Het product van gemiddelde kracht en de tijd waarin het wordt uitgeoefend, is de impuls van kracht. Het is gelijk aan de verandering van impuls van een object dat niet van massa verandert.

Dit is een handig concept wanneer je impactkrachten bestudeert. Als u de tijd verlengt gedurende welke de verandering van kracht plaatsvindt, neemt de slagkracht ook af. Dit wordt gebruikt in mechanisch ontwerp voor veiligheid, en het is ook nuttig in sporttoepassingen. U wilt de slagkracht verminderen voor een auto die vangrail raakt, bijvoorbeeld door de vangrail zo te ontwerpen dat hij in elkaar klapt en delen van de auto te ontwerpen die bij botsing kreukelen. Dit verlengt de tijd van de impact en dus de kracht.

Als je wilt dat een bal verder wordt voortgestuwd, wil je de impacttijd verkorten met een racket of bat, waardoor de slagkracht wordt verhoogd. Ondertussen weet een bokser weg te leunen van een klap, dus het duurt langer bij het landen, waardoor de impact wordt verminderd.

Specifieke impuls

Specifieke impuls is een maat voor de efficiëntie van raketten en straalmotoren. Het is de totale impuls die wordt geproduceerd door een eenheid drijfgas wanneer deze wordt verbruikt. Als een raket een hogere specifieke impuls heeft, heeft deze minder drijfgas nodig om hoogte, afstand en snelheid te bereiken. Het is het equivalent van de stuwkracht gedeeld door de stroomsnelheid van de stuwstof. Als het gewicht van de stuwstof wordt gebruikt (in Newton of pond), wordt de specifieke impuls gemeten in seconden. Dit is vaak hoe de prestaties van raketmotoren worden gerapporteerd door fabrikanten.