La força d'impacte es calcula trobant la relació entre el canvi d'impuls dels objectes implicats en la col·lisió amb el període de temps de la col·lisió. La fórmula per calcular la força d'impacte és:
edat rekha
F = Δp/Δt, on Δp és el canvi de moment i Δt és el període de temps.
Què és la força d'impacte?
La força d'impacte es defineix com una situació en què es fa un treball per moure un objecte a una distància específica. Es pot interpretar com la força produïda quan dos elements xoquen. Una col·lisió d'objectes es produeix quan un objecte xoca amb un altre. La força d'impacte té un impacte enorme sobre un objecte en un curt període de temps. Es denota amb el símbol F, on la unitat de mesura és Newtons (N) i la fórmula dimensional ve donada per [M1L1T-2]. La seva fórmula equival al producte de la massa i la velocitat d'un cos pel temps que triga el doble. En altres paraules, és la relació entre l'energia cinètica que posseeix un cos i la distància recorreguda per aquest.
Fórmula de força d'impacte
F = mv/2t
on,
F és la força d'impacte,
m és la massa del cos,
v és la velocitat del cos,
t és el temps necessari.
Prova de la fórmula
Considereu un objecte de massa m que es mou amb una velocitat en quan alguns treballen EN s'hi fa. La força aplicada és F i mou l'objecte a una distància de d unitats per t segons.
Sabem que el treball realitzat és igual al producte de la força aplicada i la distància recorreguda.
W = Fd ⇢ (1)
A més, el treball realitzat és igual a l'energia cinètica del cos.
W = K.E. = 1/2 mv2⇢ (2)
De (1) i (2) obtenim,
Fd = 1/2 mv2
F = mv2/2d
Posant d = vt, obtenim,
F = mv2/2vt
F = mv/2t
Això deriva la fórmula de la força d'impacte que actua sobre un cos.
Exemples de problemes
Considerem alguns problemes per esbrinar com utilitzar aquesta fórmula.
Problema 1: Calcula la força d'impacte que actua sobre un objecte de 2 kg de massa, velocitat 4 m/s durant 2 segons.
Solució:
La força d'impacte que actua sobre aquest objecte amb una massa de 2 kg i que es mou a una velocitat de 4 m/s durant 2 segons. Per tant,
m = 2
v = 4
t = 2
Utilitzant la fórmula que obtenim,
F = mv/2t
= 2 (4) / 2 (2)
= 8/4
= 2 N
Per tant, la força d'impacte que actua sobre l'objecte és de 2 Newtons.
Problema 2: Calcula la força d'impacte que actua sobre un objecte de 3 kg de massa, velocitat 8 m/s durant 3 segons.
Solució:
Per calcular la força d'impacte, els valors donats per a aquest problema són:
m = 3
v = 8
t = 3
Utilitzant la fórmula que obtenim,
F = mv/2t
= 3 (8) / 2 (3)
= 24/6
= 4 N
Per tant, la força d'impacte que actua sobre l'objecte és de 4 Newtons.
Problema 3: Calculeu la massa del cos si la força d'impacte que actua sobre un objecte és de 10 N, i la velocitat és de 5 m/s durant 4 segons.
Solució:
En aquest problema, hem de calcular la massa d'un objecte donada la força d'impacte, la velocitat i el temps. Els valors donats són:
F = 10
v = 5
t = 4
Utilitzant la fórmula que obtenim,
F = mv/2t
=> m = 2 peus/v
= 2 (10) (4) / 5
= 16 kg
Per tant, la massa de l'objecte és de 16 kg.
Problema 4: Calcula la velocitat del cos si la força d'impacte que actua sobre un objecte és de 14 N i la massa és de 2 kg durant 2 segons.
Solució:
Aquí, hem de determinar la velocitat d'un objecte donada la força d'impacte, la massa i el temps. Tenim,
F = 14
m = 2
t = 2
Utilitzant la fórmula que obtenim,
F = mv/2t
=> v = 2 peus/m
= 2 (14) (2) / 2
= 28 m/s
Per tant, la velocitat de l'objecte és de 28 m/s.
Problema 5: Calculeu el temps que triga el cos si la força d'impacte que actua sobre un objecte és de 30 N, la massa és de 4 kg i la velocitat és de 15 m/s.
Solució:
Per calcular el temps que triga un objecte a partir dels valors de força, massa i velocitat d'impacte com:
F = 30
m = 4
v = 15
Utilitzant la fórmula que obtenim,
F = mv/2t
=> t = mv/2F
= 4 (15) / 2 (30)
= 60/60
= 1 s
Per tant, el temps que triga l'objecte és d'1 segon.
Problema 6: Calcula la força d'impacte que actua sobre un objecte d'energia cinètica 20 J si la distància recorreguda és de 2 m.
Solució:
Els valors donats són:
Energia cinètica (E) = 20 J
Distància recorreguda (d) = 2 m
Sabem que per determinar la força d'impacte tenim una fórmula: F = E/d, on F és la força d'impacte, E és energia cinètica i d és la distància recorreguda.
Per tant, utilitzant la fórmula que obtenim,
F = E/d
= 20/2
= 10 N
És a dir, la força d'impacte que actua sobre l'objecte és de 10 Newtons.
Problema 7: Calcula l'energia cinètica d'un cos si la força d'impacte que actua sobre un objecte és de 40 N i la distància recorreguda és de 4 m.
Solució:
Els valors donats per calcular l'energia cinètica d'un cos són:
Força d'impacte (F) = 40
Distància recorreguda (d) = 4
Utilitzant la fórmula que obtenim,
F = E/d
=> E = Fd
= 40 (4)
= 160 J
Per tant, l'energia cinètica del cos és de 160 Joules.