Oblicz pęd siły, zmianę prędkości i średnią siłę na podstawie masy i zmiany prędkości za pomocą twierdzenia o pędzie siły. Darmowy kalkulator fizyczny.
Kalkulator pędu siły pozwala natychmiast obliczyć pęd siły przekazany obiektowi — a jeśli podasz przedział czasu, również zaangażowaną średnią siłę — za pomocą twierdzenia o pędzie siły. Wprowadź masę obiektu, jego prędkość początkową i końcową oraz (opcjonalnie) czas, w którym nastąpiła ta zmiana prędkości, a kalkulator zwróci pęd siły (J = mΔv) i średnią siłę (F = J/Δt).
Pęd siły opisuje skumulowany efekt siły działającej w czasie i jest matematycznie identyczny ze zmianą pędu, jakiej doświadcza obiekt. Ta równoważność — twierdzenie o pędzie siły — jest jedną z praktycznie najbardziej użytecznych idei w mechanice klasycznej, ponieważ wyjaśnia, dlaczego ta sama zmiana prędkości może wydawać się zupełnie inna w zależności od tego, jak szybko następuje: samochód uderzający w ścianę z prędkością 50 km/h i zatrzymujący się w 0,1 sekundy generuje znacznie większą siłę niż ten sam samochód zwalniający do zatrzymania w ciągu 5 sekund za pomocą hamulców, mimo że zmiana pędu jest identyczna.
Ten kalkulator jest przydatny w wielu kontekstach: studenci fizyki używają go do rozwiązywania problemów zderzeń i zmiany pędu, inżynierowie bezpieczeństwa używają go, aby zrozumieć, jak poduszki powietrzne, strefy zgniotu i wyściółka zmniejszają obrażenia poprzez wydłużenie czasu uderzenia, a naukowcy sportowi i trenerzy używają go do analizowania technik, takich jak kontynuowanie zamachu lub 'poddawanie się' uderzeniu w celu kontrolowania siły.
Piłka baseballowa o masie 0,145 kg zostaje uderzona kijem, zmieniając prędkość z 0 m/s na 40 m/s w około 0,7 milisekundy (0,0007 s). Pęd siły wynosi J = 0,145 × (40 - 0) = 5,8 N·s. Średnia siła, jaką kij wywiera na piłkę podczas kontaktu, wynosi F = 5,8 / 0,0007 ≈ 8286 N — ogromna siła, ale zastosowana tylko przez krótką chwilę.
Wartość pędu siły, jaką generuje ten kalkulator, reprezentuje całkowite 'pchnięcie' przekazane w celu zmiany pędu obiektu — większa wartość oznacza większą zmianę ruchu, czy to z powodu silniejszej siły, dłuższego czasu trwania, czy obu naraz. Gdy podasz również przedział czasu, średnia siła informuje cię, jak intensywne było to pchnięcie z chwili na chwilę. Zwróć uwagę w tabeli referencyjnej, jak bardzo różne scenariusze — delikatny serwis tenisowy w porównaniu ze startem rakiety — obejmują wiele rzędów wielkości pędu siły, mimo że leżąca u podstaw fizyka (J = mΔv) jest identyczna. Jeśli obliczona średnia siła wydaje się zaskakująco duża, sprawdź swój przedział czasu — rzeczywiste zderzenia często zachodzą w milisekundach, a nawet skromna zmiana pędu podzielona przez maleńkie Δt wytwarza bardzo dużą siłę — to dokładnie dlatego krótkie, nagłe uderzenia są znacznie bardziej szkodliwe niż ta sama zmiana pędu rozłożona na dłuższy czas.
Wprowadź masę obiektu, jego prędkość początkową i końcową oraz przedział czasu, w którym prędkość się zmieniła — kalkulator oblicza pęd siły za pomocą J = mΔv oraz średnią siłę za pomocą F = J/Δt.
| Scenariusz | Pęd Siły |
|---|---|
| Piłka tenisowa uderzona serwisem | 3 N·s |
| Piłka baseballowa uderzona kijem | 6 N·s |
| Cios bokserski w ciężki worek | 15 N·s |
| Samochód zderzający się ze ścianą przy umiarkowanej prędkości | 8000 N·s |
| Pęd silnika rakietowego podczas startu | 5 000 000 N·s |