ლათინურად სიტყვა "იმპულსი" ნიშნავს დარტყმას, ბიძგს. ადამიანს ყოველთვის აკვირვებდა დარტყმის შედეგად მიღებული ეფექტი. შევეცადოთ ფიზიკის თვალსაზრისით გავაანალიზოთ ისეთი ცნებები, როგორიცაა დარტყმის ძალა, ძალის იმპულსი და მისი გამოთვლის ფორმულა.
იმპულსი და მისი სიძლიერე
ფიზიკაში, ცნებები, როგორიცაა იმპულსი და იმპულსის სიძლიერე, ნათლად არის გამიჯნული. უნდა გვესმოდეს, რომ იმპულსი არის მოძრაობის მოცულობა. იგი განისაზღვრება, როგორც სხეულის სიჩქარისა და მასის ნამრავლი:
p=m × v.
ძალის იმპულსის გამოსათვლელად ფორმულას უნდა დაემატოს ძალის F ცნებები და დრო t. აქ ფიზიკის ყველაზე მნიშვნელოვანი კანონია ჩართული იმპულსის შენარჩუნების შესახებ - იმპულსი.
იმპულსის ფორმულა ძალის მეშვეობით შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:
F=(მ v1-მ v0) / t, ან m v1 - m v0=F t, სადაც F არის გამოყენებული ძალა, t – დროის ერთეული, მ - სხეულის წონა, v0 - საწყისი სიჩქარე, v1 - საბოლოო სიჩქარე დარტყმის შემდეგ.
ამგვარად, თუ გარკვეული მასის მქონე სხეულის საწყისი სიჩქარე დროთა განმავლობაში იზრდება გავლენის ქვეშნებისმიერი ძალა, მაშინ მოძრაობის მოცულობის ასეთი ცვლილება დროის ერთეულზე იქნება მოქმედი ძალის პროპორციული. ძალის იმპულსი, რომლის ფორმულა ნაჩვენებია, ასახავს ნიუტონის მეორე კანონს. აქედან გამომდინარეობს, რომ დიდი ძალის ხანმოკლე ზემოქმედებით, იმპულსის იგივე ცვლილება შეიძლება მოხდეს, როგორც მცირე ძალის ხანგრძლივი ზემოქმედებისას.
ფიზიკის კანონები ზემოქმედების მაგალითზე
ენერგეტიკისა და იმპულსის უცვლელობის პრაქტიკაში მოქმედება აშკარად ჩანს ზემოქმედების მაგალითით, ვინაიდან ზემოქმედების ფენომენი ფართოდ გამოიყენება მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში.
მასალები იყოფა დრეკად და არაელასტიურად. ელასტიური დეფორმირების ძალის შეწყვეტის შემდეგ უბრუნდება პირვანდელ ფორმას. როდესაც ელასტიური ობიექტი ეცემა დრეკად საყრდენზე, ანუ დარტყმას, წარმოიქმნება ელასტიური ძალა, რომელიც მოქმედებს საყრდენის მხრიდან და ანელებს ობიექტის სიჩქარეს. ეს არის ის, რასაც ძალის იმპულსის ფორმულა აჩვენებს. ზემოქმედების ფიზიკა ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში.
დარტყმის სიძლიერე დამოკიდებულია მის ხანგრძლივობაზე და საყრდენის ელასტიურობაზე. მყარ საყრდენზე ზემოქმედების ხანგრძლივობა უფრო მოკლე იქნება, საშუალო ძალა კი მეტი. რბილი მხარდაჭერით, პირიქითაა. ასე რომ, ცირკში გაჭიმული რბილი ბადე იცავს ტანვარჯიშს ძლიერი დარტყმისგან.
იმპულსის უპირობო უცვლელობა
იმპულსის შენარჩუნების წესი დაცულია სხეულთა სისტემის ურთიერთქმედებისას. თუ ასეთ სისტემაზე გავლენას არ ახდენენ გარე სხეულები, ასეთ ცალკეულ სისტემაში სხეულების ურთიერთქმედება არ შეცვლის მის საერთო იმპულსს.
კანონებიიმპულსის და ენერგიის შენარჩუნება ბუნების ძირითადი კანონებია. თუმცა, იმპულსის შენარჩუნება მექანიკურ პროცესებში ყოველთვის სამართლიანი და უპირობოა. ძალის იმპულსი და მისი გამოთვლის ფორმულა ამას პრაქტიკაში ადასტურებს. მაგრამ მექანიკაში ენერგიის შენარჩუნების კანონის დაცვა მოითხოვს გარკვეული პირობების შესრულებას.
რომ შესაძლებელი იყოს ყველა სახის ენერგიის გათვალისწინება ზემოქმედებამდე და მის შემდეგ, შესაძლებელი იქნებოდა იმის დარწმუნება, რომ არაელასტიური ზემოქმედების შემთხვევაშიც დაცულია ენერგიის შენარჩუნების კანონი. ის ყოველთვის მოქმედებს, მაგრამ არსებობს ენერგიის ტიპის ერთიდან მეორეზე ტრანსფორმაციის შესაძლებლობა. პრაქტიკულ გამოყენებაში ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია.
იმპულსი არის ვექტორული სიდიდე, რომელიც დამოკიდებულია სხეულის მასაზე და მის სიჩქარეზე. ძალის იმპულსი ახასიათებს სხეულის მოძრაობის ცვლილებას მასზე გარკვეული ძალის გავლენის ქვეშ გარკვეული დროის განმავლობაში.
