Як визначити середню силу

Нехай тіло під дією якоїсь сили F змінило свою швидкість з V1 до V2 за короткий проміжок часу t. Прискорення даного тіла дорівнюватиме a = (V2-V1) / t, де а, V1 і V2 - є векторними величинами.

Підставте цей вираз в формулу другого закону Ньютона: F = ma = m (V2-V1) / t = (mV2-mV1) / t, не забуваючи, що сила F - теж векторна величина.

Запишіть отриману формулу в дещо іншому вигляді: F t = m V = p. Векторну величину F t, що дорівнює добутку сили на час її дії, називають імпульсом сили і вимірюють в ньютонах помножених на секунду (Н • с). А твір маси тіла на його швидкість p = mV - імпульсом тіла або кількістю руху тіла. Цю векторну величину вимірюють у кілограмах, помножених на метр в секунду (кг • м / с).

Т.ч. другий закон Ньютона можна сформулювати інакше: імпульс сили, що діє на тіло дорівнює зміні імпульсу тіла: F t = p.

Якщо час дії сили було дуже мало, наприклад, під час удару, то середню силу знаходять так: Fср = p / t = m (V2-V1) / t.Прімер: М`яч масою 0,26кг летів зі швидкістю 10м / с. Після удару волейболіста, м`яч збільшив швидкість до 20м / с. Час удару - 0,005с. Середня сила впливу руки волейболіста на м`яч дорівнює в даному випадку Fср = 0,26 • (20-10) / 0,005с = 520Н.

Якщо сила, що діє на тіло, не постійна, а змінюється з часом за законом F (t), то шляхом інтегрування функції F (t) за часом t на проміжку від 0 до T знайдіть зміна імпульсу тіла: dр = F (t) dt .

І по формулою Fср = dp / dt визначте значення середньої сіли.Прімер: Сила змінюється з часом за лінійним законом F = 30t + 2. Знайдіть середню силу впливу за 5 с. Спочатку обчислюємо імпульс тіла p = (30t + 2) dt = 15t + 2t, а потім середню силу: Fср = (15t + 2t) / t = 15t + 2 = 15 • 5 + 2 = 77Н