Ķermeņa impulss

- [Instruktors] Šajā video

mēs nedaudz parunāsim par impulsu.

Un es tevi aicinu padomāt par to,

ko impulss nozīmē ikdienas valodā.

Ja es tev teiktu, ka kādam uzņēmumam ir liels impulss,

daudzi iedomātos, ka tas nozīmē,

ka tam klājas ļoti labi,

un ir grūti apturēt šī uzņēmuma panākumus.

Ja es tev teiktu, ka,

teiksim, kādai kinozvaigznei ir liels impulss,

tas nozīmē, ka viņa turpina uzņemt tiešām,

ļoti, ļoti labas filmas,

un viņu ir grūti apturēt.

Un fizikā impulsam būtībā ir tāda pati nozīme.

Patiesībā šīs impulsa versijas ikdienas valodā

ir cēlušās no tā fizikas versijas,

un neformāla definīcija varētu būt:

cik grūti ir kaut ko apturēt.

Kaut ko apturēt.

Ar šo ļoti neformālo definīciju,

pēc dažām sekundēm mēs pievērsīsimies matemātikai.

Man te ir divi attēli.

Un pieņemsim, ka abi šie transportlīdzekļi,

mums te ir liels 18 riteņu kravas auto,

un šeit mums ir Formula 1 mašīna.

Pieņemsim, ka abiem ir ātrums

20 metri sekundē.

+20 metri sekundē.

Mēs domāsim tikai vienā dimensijā.

Pieņemsim, ka tas kustas pa labi

ar ātrumu 20 metri sekundē,

tas ir gan lielums, gan virziens.

Labi, es varētu šeit pielikt plusa zīmi, lai būtu skaidrs,

ka es norādu virzienu.

Tātad abi kustas pozitīvajā virzienā

ar ātrumu 20 metri sekundē.

Bet tu vari iedomāties, ka to masas ir ļoti atšķirīgas.

Šim lielajam kravas auto masa būtu,

teiksim, 30 000 kilogramu.

Apmēram tāda vispār ir 18 riteņu kravas auto masa,

es to pārbaudīju pirms šī video.

Un pieņemsim, ka masa

šai Formula 1 mašīnai ir ap 1000 kilogramu.

Tagad nopauzē šo video un padomā,

kuram, tavuprāt, būtu lielāks impulss.

Labi, tu droši vien iedomājies, kā mēģini

apturēt kādu no šiem,

un, es domāju, abus būtu grūti apturēt,

bet kravas auto, kas brauc ar 20 metriem sekundē, šķiet daudz grūtāk apturēt

nekā Formula 1 mašīnu.

Šķiet, ka šis auto vienkārši spētu

izbraukt cauri jebkam.

Ja tu izvēlējies kravas auto, kuram ir lielāks impulss,

kad tas brauc ar tādu pašu ātrumu kā Formula 1 mašīna,

tev būtu taisnība.

Bet interesants jautājums ir,

kā es to varu izteikt skaitliski?

Un te mēs nonākam pie matemātiskās definīcijas

impulsam, un impulsu definē

kā masas un ātruma reizinājumu.

Un, tā kā ātrums ir vektors,

tas nav tikai lielums,

mēs noteicām virzienu,

mēs teicām — pozitīvajā virzienā.

Ja mēs būtu vienā dimensijā,

ja mēs teiktu — negatīvajā virzienā,

mēs kustētos pa kreisi.

Tādu pieņēmumu mēs varētu izmantot.

Un, tā kā tas ir skalārs lielums, kas ir masa,

reizināts ar vektoru, impulss arī būs vektors.

Tev būs impulss noteiktā virzienā.

Nopauzē šo video un paskaties,

vai tu vari aprēķināt impulsu

katram no šiem transportlīdzekļiem.

Un paskaties arī, vai vari izdomāt,

kādas būs mērvienības.

Labi, tagad padomāsim par impulsu

šim 18 riteņu auto.

Tas būs tā masa,

kas ir 30 000 kilogramu,

reizināta ar tā ātrumu,

kas ir +20 metri sekundē.

Un, kad es šos abus sareizinu,

es iegūšu,

paskatīsimies, es dabūšu sešinieku

ar vienu, divām, trim, četrām, piecām nullēm.

Viena, divas, trīs, četras, piecas nulles.

600 000, un mērvienības ir

kilograms reiz metrs sekundē.

Kilograms metrs sekundē.

Tas ir kravas auto impulss.

Bet kā ar Formula 1 mašīnu?

Nopauzē video un pamēģini aprēķināt šo impulsu.

Labi, tāda pati ideja.

Man tas būs jāiespiež tieši šeit.

Impulss šeit ir masa, 1000 kilogramu.

1000 kilogramu

reiz ātrums,

+20 metri sekundē.

Es uzsveru plusa zīmi, jo mēs esam vienā dimensijā,

un es saku, ka pozitīvs ir viens virziens,

negatīvs ir otrs virziens.

Tātad es šeit norādu virzienu.

Un šis impulss būs vienāds ar

20 000 kilogrammetru sekundē.

Kilogrammetru sekundē.

Un, kad tu novērtē impulsus,

matemātiski ir skaidrs,

ka kravas auto ir daudz lielāks impulss

nekā šai Formula 1 mašīnai.

Tam ir 30 reizes lielāks impulss.

Tagad es zinu, ko daži no jums domā.

Tas ir tikai no atskaites sistēmas,

ja es stāvu uz vietas uz zemes,

kamēr šis kravas auto un mašīna brauc garām.

Bet ja nu es kustētos kopā ar tiem?

Vai tiem būtu vienāds impulss?

Un, ja tu uzdevi šo jautājumu,

tas ir ļoti labs jautājums,

un atbilde ir nē,

impulss ir atkarīgs no atskaites sistēmas.

Pieņemsim, ka tu spēj

ļoti ātri pārvietoties,

teiksim, tu esi mašīnā šeit.

Un tu arī brauc ar ātrumu +20 metri sekundē,

tātad tu brauc tajā pašā virzienā, kur kravas auto.

Attiecībā pret tevi

kravas auto ātrums tagad ir nulle.

No tavas atskaites sistēmas,

ja tu gribētu aprēķināt impulsu,

tev būtu kravas auto masa, 30 000 kilogramu.

Bet no tavas atskaites sistēmas

ātrums tagad būtu nulle.

Ja tu brauc šajā mašīnā ar tādu pašu ātrumu

kā kravas auto, tevis aprēķinātais impulss būtu nulle.

Bet kam tad būtu impulss?

Tajā pasaulē,

pieņemsim, ka te ir liels akmens,

teiksim, tā masa ir 100 000 kilogramu.

Kad tu stāvi uz zemes,

tam priekšmetam nebūtu impulsa,

bet tagad, kad tu kusties ar 20 metriem sekundē

pa labi, +20 metri sekundē,

akmens tavā atskaites sistēmā izskatītos,

it kā tas kustētos ar ātrumu -20 metri sekundē.

Izskatītos, it kā tas kustētos ar ātrumu 20 metri sekundē

pa kreisi.

Un, ja tu kusties

tajā pašā atskaites sistēmā kā kravas auto,

šis akmens tad izskatītos,

it kā tam būtu ļoti negatīvs impulss,

un es tevi aicinu to aprēķināt, ja vēlies.

Bet ar to es arī beigšu.

Šis tiešām ir tikai ievads impulsā.

Bet, tiklīdz tu to intuitīvi sapratīsi,

fizikā sāks parādīties visādas interesantas lietas,

kas no tā izriet.