Vad är en impuls i fysik?

Kraft som tillämpas över tiden skapar en impuls, en förändring i fart. Impuls definieras i klassisk mekanik som en tvinga multiplicerat med den tid det fungerar över. I kalkyltermer kan impulsen beräknas som en integral av kraft med avseende på tid. Symbolen för impuls är J eller Imp.

Kraft är en vektorkvantitet (riktningen är viktig) och impuls är också en vektor i samma riktning. När en impuls appliceras på ett objekt har den en vektorförändring i dess linjära momentum. Impuls är produkten av den genomsnittliga nettokraften som verkar på ett objekt och dess varaktighet. J = fΔt

Alternativt kan impuls beräknas som skillnaden i momentum mellan två givna instanser. Impuls = förändring i momentum = kraft x tid.

SI-impulsenheten är densamma som för fart, Newton andra N * s eller kg * m / s. De två termerna är lika. Engelska ingenjörsenheter för impuls är pund-sekund (lbf * s) och snigelfot per sekund (slug * ft / s).

Denna sats motsvarar logiskt Newtons andra lag om rörelse

Denna sats kan appliceras på en konstant massa eller på en föränderlig massa. Det är särskilt relevant för raketer, där raketens massa förändras när bränsle förbrukas för att producera drivkraften.

Produkten med medelkraft och tiden då den utövas är kraftpulsen. Det är lika med förändringen av fart för ett objekt som inte förändrar massan.

Detta är ett användbart koncept när du studerar slagkrafter. Om du ökar tiden som kraftförändringen sker minskar också slagkraften. Detta används i mekanisk konstruktion för säkerhet, och det är också användbart i sportapplikationer. Du vill minska slagkraften för en bil som träffar skyddsräcken, till exempel genom att utforma skyddsräcken för att kollapsa samt utforma delar av bilen så att de kraschar på stötar. Detta förlänger påverkanstiden och därför kraften.

Om du vill att en boll ska drivas vidare vill du förkorta påverkanstiden med en racket eller fladdermus och höja slagkraften. Under tiden vet en boxare att luta sig bort från ett slag så det tar längre tid att landa, vilket minskar påverkan.

Speciell impuls är ett mått på raketernas och jetmotorernas effektivitet. Det är den totala impulsen som produceras av en drivmedelsenhet när den konsumeras. Om en raket har en högre specifik impuls, behöver den mindre drivmedel för att få höjd, avstånd och hastighet. Det är ekvivalentet med drivkraften dividerat med drivflödeshastigheten. Om drivmedlets vikt används (i Newton eller pund), mäts specifik impuls i sekunder. Detta är ofta hur tillverkarna rapporterar raketmotorns prestanda.