Impulsi jäävus
Impulss mõõdab, kui raske on midagi liikuvat peatada — ta sõltub nii massist kui kiirusest. Kui suletud süsteemi kehad põrkuvad või tõukuvad, saab impulss liikuda ühelt kehalt teisele, aga koguhulk ei muutu iial. Seepärast saab kiire raske pall saatma kerge paigalseisva palli lendu, vaevu ise aeglustudes.
Valem
p = m · v
- p — impulss (kg·m/s): kui palju liikumist keha kannab
- m — mass (kg): kui palju ainet kehal on
- v — kiirus (m/s): kui kiiresti keha liigub ja missuguses suunas
Lahendatud näide
3 kg vanker, liikudes kiirusega 4 meetrit sekundis, põrkab paigalseisvasse 1 kg vankrisse ja nad jäävad kokku. Kui kiiresti nad pärast kokkupõrget liiguvad?
- m₁ = 3 kg
- v₁ = 4 m/s
- m₂ = 1 kg
- m₁ · v₁ + m₂ · v₂ = (m₁ + m₂) · v
- 3 kg · 4 m/s + 1 kg · 0 m/s = (3 kg + 1 kg) · v
v = 3 m/s
Kontrolli end
Sama 3 kg vanker, liikudes kiirusega 4 meetrit sekundis, põrkab nüüd raskemasse 3 kg paigalseisvasse vankrisse ja jäävad kokku. Missugune on nende kiirus pärast kokkupõrget?
- 3 m/s
- 6 m/s
- Õige vastus: 2 m/s
Õigesti! Impulss enne on 3 kg × 4 m/s = 12 kilogrammmeetrit sekundis, jagatud kogumassiga 6 kg, andes 2 meetrit sekundis.
Kaks ühesugust 2 kg vankrit veerevad teineteisele vastu, kumbki kiirusega 3 meetrit sekundis, põrkavad otse kokku ja jäävad kokku. Missugune on nende impulss kohe pärast kokkupõrget?
- Õige vastus: Null
- 12 kilogrammmeetrit sekundis
- 6 kilogrammmeetrit sekundis
Täpselt! Nende impulsid on võrdsed ja vastassuunalised, 6 kilogrammmeetrit sekundis kummaski suunas, seega nad tühistuvad: 6 miinus 6 on null — vankrid peatuvad täielikult.
Kus sa seda näed
Pargitud autot lükatakse edasi, kui talle tagant peale sõidetakse, ja Newtoni hargi võnkuvad pallid annavad liikumise üle ühelt otsalt teisele peaaegu täiuslikult — mõlemad on impulsi üleandmine ühelt kehalt teisele. Raket töötabki sellega, kandes heitgaasi tahapoole, nii et raketi-pluss-gaasi koguimpulss püsib muutumatuna.
Tüüpilised vead
Õpilased ootavad sageli, et raskem ese „võidab“ kokkupõrke, hoides rohkem oma kiirusest — tegelikult jääb jäävaks kogu süsteemi koguimpulss (mass korda kiirus), mitte kummagi üksiku eseme kiirus, ja raske aeglane ese saab anda palju impulsid kerget kiirele. Samuti on lihtne unustada, et impulssil on suund: kaks võrdsed ja vastassuunalist impulssi tühistuvad nullini, nad ei liitu.
Kuidas see seondub
Impulsi jäävus on Newtoni teine ja kolmas seadus — võrdsed ja vastassuunalised jõud kokkupõrke ajal — rakendatuna ajas objektide paarile pigem kui ühele. Energia jäävus, järgmisena, on teine, paralleelne arvestusriist samadele kokkupõrgetele; koos lasevad need kaks sul lahendada peaaegu igat kokkupõrget, teadmata sealsete jõududega üldse.