Conservarea impulsului
Impulsul măsoară cât de greu este să oprești ceva în mișcare — depinde și de masă, și de viteză. Când obiectele unui sistem închis se ciocnesc sau se împing unul de altul, impulsul se poate transfera de la un obiect la altul, dar cantitatea totală nu se schimbă niciodată. De aceea o bilă rapidă și grea poate trimite o bilă ușoară în repaus zburând, în timp ce abia dacă încetinește ea însăși.
Formula
p = m · v
- p — impulsul (kg·m/s): câtă mișcare poartă un obiect
- m — masa (kg): câtă materie are obiectul
- v — viteza (m/s): cât de repede se mișcă obiectul și în ce direcție
Exemplu rezolvat
Un cărucior de 3 kg care se mișcă cu 4 metri pe secundă se lovește de un cărucior staționar de 1 kg și rămân împreună. Cât de repede se mișcă după ciocnire?
- 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
Testează-te
Același cărucior de 3 kg, mișcându-se cu 4 metri pe secundă, se lovește acum de un cărucior mai greu de 3 kg în repaus, iarăși lipindu-se. Care este viteza lor după ciocnire?
- 3 m/s
- 6 m/s
- Răspuns corect: 2 m/s
Corect! Impulsul dinainte este 3 kg × 4 m/s = 12 kilograme-metri pe secundă, împărțit la masa totală de 6 kg, dând 2 metri pe secundă.
Două cărucioare identice de 2 kg vin unul spre altul, fiecare cu 3 metri pe secundă, se ciocnesc frontal și rămân împreună. Care este impulsul lor imediat după ciocnire?
- Răspuns corect: Zero
- 12 kilograme-metri pe secundă
- 6 kilograme-metri pe secundă
Exact! Impulsurile lor sunt egale și opuse, 6 kilograme-metri pe secundă în fiecare sens, deci se anulează: 6 minus 6 face zero — cărucioarele se opresc pe loc.
Unde vezi asta
O mașină parcată este împinsă înainte când este lovită din spate, iar bilele oscilante ale leagănului lui Newton transferă mișcarea de la un capăt la altul aproape perfect — ambele sunt impuls predat de la un obiect la altul. O rachetă chiar funcționează aruncând gaz de eșapament în spate astfel încât impulsul total al rachetei plus gazul rămâne neschimbat.
Greșeli frecvente
Elevii se așteaptă adesea ca un obiect mai greu să „câștige” o ciocnire păstrându-și mai multă viteză — ce se conservă de fapt este impulsul total (masă ori viteză) al întregului sistem, nu viteza vreunui obiect luat separat, iar un obiect greu și lent poate preda mult impuls unuia ușor și rapid. E ușor și să uiți că impulsul are o direcție: două impulsuri egale și opuse se anulează la zero, nu se adună.
Cum se leagă
Conservarea impulsului este legile a doua și a treia ale lui Newton — forțe egale și opuse în timpul unei ciocniri — aplicate în timp unei perechi de obiecte în loc de unul singur. Conservarea energiei, următoarea, este un al doilea instrument de contabilizare, paralel, pentru aceleași ciocniri; împreună, cele două îți permit să rezolvi aproape orice ciocnire fără să știi deloc forțele implicate.