Ntau zaus hauv physics lawv tham txog lub zog ntawm lub cev, hais txog qhov kev txav mus los. Qhov tseeb, lub tswv yim no zoo sib xws nrog qhov sib txawv kiag li - nrog rau kev quab yuam. Lub impulse ntawm quab yuam - nws yog dab tsi, yuav ua li cas yog nws nkag mus rau hauv physics, thiab dab tsi yog nws lub ntsiab lus: tag nrho cov teeb meem no tau hais nyob rau hauv kom meej nyob rau hauv tsab xov xwm.
Nyiaj txiag txav
Lub zog ntawm lub cev thiab lub zog ntawm lub zog yog ob qhov sib cuam tshuam, ntxiv rau, lawv xyaum txhais tau tias tib yam. Ua ntej, cia peb tsom xam lub tswvyim ntawm lub zog.
Tus nqi ntawm kev txav raws li lub cev muaj nuj nqis thawj zaug tshwm sim hauv kev tshawb fawb ntawm cov kws tshawb fawb niaj hnub no, tshwj xeeb hauv xyoo pua 17th. Nws yog ib qho tseem ceeb uas yuav tsum nco ntsoov ob daim duab ntawm no: Galileo Galilei, tus nto moo Italian, uas hu ua kom muaj nuj nqis nyob rau hauv kev sib tham impeto (momentum), thiab Isaac Newton, tus txiv neej Askiv zoo, uas, ntxiv rau qhov kev xav (txoj lus) kom muaj nuj nqis, kuj tau siv cov tswvyim ntawm vis motrix (tsav quab yuam).
Yog li, cov kws tshawb fawb muaj npe nyob rau hauv cov lus tsa suab nkag siab txog cov khoom ntawm cov khoom loj thiab qhov nrawm ntawm nws txoj kab khiav hauv qhov chaw. Lo lus txhais ua lej yog sau raws li nram no:
p¯=mv¯
Nco ntsoov tias peb tab tom tham txog tus nqi vector (p¯), qhia nyob rau hauv cov kev taw qhia ntawm lub cev txav, uas yog proportional rau lub speed modulus, thiab lub cev loj plays lub luag hauj lwm ntawm proportionality coefficient.
Kev sib raug zoo ntawm lub zog ntawm lub zog thiab kev hloov pauv hauv p¯
Raws li tau hais los saum toj no, ntxiv rau lub zog, Newton kuj tau qhia txog lub tswv yim ntawm kev tsav tsheb. Nws txhais tus nqi no raws li nram no:
F¯=ma¯
Qhov no yog txoj cai paub txog qhov tshwm sim ntawm kev nrawm a¯ ntawm lub cev vim yog qee qhov kev quab yuam sab nraud F¯ ua rau nws. Cov qauv tseem ceeb no tso cai rau peb los ua txoj cai ntawm lub zog ntawm lub zog. Nco ntsoov tias a¯ yog lub sijhawm derivative ntawm tus nqi (tus nqi hloov pauv ntawm v¯), uas txhais tau tias:
F¯=mdv¯/dt or F¯dt=mdv¯=>
F¯dt=dp¯, qhov twg dp¯=mdv¯
thawj tus qauv hauv kab thib ob yog qhov kev xav ntawm lub zog, uas yog, tus nqi sib npaug ntawm cov khoom ntawm lub zog thiab lub sijhawm lub sijhawm uas nws ua rau lub cev. Nws yog ntsuas nyob rau hauv newtons ib ob.
Formula analysis
Kev qhia rau lub zog ntawm lub zog hauv kab lus dhau los kuj qhia lub ntsiab lus ntawm lub cev ntawm qhov ntau: nws qhia tias lub zog hloov pauv ntau npaum li cas nyob rau lub sijhawm dt. Nco ntsoov tias qhov kev hloov pauv no (dp¯) yog kev ywj pheej ntawm tag nrho lub zog ntawm lub cev. Lub zog ntawm lub zog yog qhov ua rau muaj kev hloov pauv ntawm lub zog, uas tuaj yeem ua rau ob qho tib siqhov nce hauv qhov kawg (thaum lub kaum sab xis ntawm lub zog F¯ thiab ceev v¯ yog tsawg dua 90 o), thiab rau nws txo qis (lub kaum sab xis ntawm F¯ thiab v¯ ntau dua tshaj 90o).
Los ntawm kev tshuaj xyuas ntawm cov qauv, cov lus xaus tseem ceeb hauv qab no: cov chav ntsuas ntawm lub zog ntawm lub zog yog tib yam li cov p¯ (newton ib thib ob thiab kilogram ib meter ib ob), ntxiv rau, thawj. tus nqi yog sib npaug ntawm qhov kev hloov pauv thib ob, yog li ntawd, tsis yog lub zog ntawm lub zog, cov kab lus feem ntau siv "momentum ntawm lub cev", txawm hais tias nws yog qhov tseeb dua los hais "hloov hauv lub zog".
Forces dependent and ywj siab ntawm lub sij hawm
Txoj cai lij choj impulse tau nthuav tawm saum toj no hauv daim ntawv sib txawv. Txhawm rau xam tus nqi ntawm qhov ntau, nws yog ib qho tsim nyog yuav tsum ua kom muaj kev sib koom ua ke hauv lub sijhawm ua haujlwm. Tom qab ntawd peb tau txais cov qauv:
∫t1t2 F¯(t)dt=Δp¯
Ntawm no, lub zog F¯(t) ua rau lub cev thaum lub sijhawm Δt=t2-t1, uas ua rau muaj kev hloov pauv ntawm Δp¯. Raws li koj tuaj yeem pom, lub zog ntawm lub zog yog qhov ntau uas txiav txim siab los ntawm lub sijhawm ntawm lub zog.
Tam sim no cia peb xav txog qhov xwm txheej yooj yim dua, uas tau pom nyob rau hauv ntau qhov kev sim: peb yuav xav tias lub zog tsis nyob ntawm lub sijhawm, ces peb tuaj yeem yooj yim coj qhov tseem ceeb thiab tau txais cov qauv yooj yim:
F¯∫t1t2 dt=Δp¯ =>F¯(t2-t1)=Δp¯
Qhov kab zauv kawg tso cai rau koj los xam lub zog ntawm lub zog tas li.
Thaum txiav txim siabCov teeb meem tiag tiag ntawm kev hloov lub zog, txawm tias qhov tseeb tias lub zog feem ntau yog nyob ntawm lub sijhawm ua haujlwm, nws tau xav tias yuav nyob tas li thiab qee qhov txiaj ntsig nruab nrab F¯ suav nrog.
Piv txwv ntawm kev tshwm sim hauv kev xyaum ntawm lub zog ntawm lub zog
Tus nqi no ua haujlwm li cas, nws yooj yim to taub ntawm cov piv txwv tshwj xeeb los ntawm kev xyaum. Ua ntej muab rau lawv, cia peb sau cov qauv sib raug dua:
F¯Δt=Δp¯
Nco ntsoov, yog Δp¯ yog tus nqi tas li, ces lub zog modulus ntawm lub zog kuj yog qhov tas li, yog li qhov loj dua Δt, me F¯, thiab vice versa.
Tam sim no cia peb muab piv txwv ntawm lub zog ntawm kev nqis tes ua:
- Ib tus neeg uas dhia los ntawm qhov siab mus rau hauv av sim khoov nws lub hauv caug thaum tsaws, yog li ua rau lub sijhawm Δt ntawm qhov cuam tshuam hauv av (txhawb cov tshuaj tiv thaiv F¯), yog li txo nws lub zog.
- Tus boxer, los ntawm deflecting nws lub taub hau los ntawm lub tshuab, ncua lub sij hawm sib cuag Δt ntawm tus nrog sib ntaus lub hnab looj tes nrog nws lub ntsej muag, txo qhov cuam tshuam quab yuam.
- Cov tsheb niaj hnub sim tsim los ntawm txoj hauv kev uas thaum muaj kev sib tsoo, lawv lub cev yog deformed ntau npaum li qhov ua tau (deformation yog txheej txheem uas tsim los ntawm lub sijhawm, uas ua rau muaj qhov txo qis hauv cov txheej txheem. quab yuam ntawm kev sib tsoo thiab, vim li ntawd, kev txo qis ntawm kev raug mob rau cov neeg caij tsheb).
Lub tswv yim ntawm lub sijhawm ntawm lub zog thiab nws lub sijhawm
Lub zog thiab lub zogLub sijhawm no, cov no yog lwm qhov sib txawv ntawm cov uas tau txiav txim siab saum toj no, vim lawv tsis cuam tshuam rau cov kab, tab sis rau kev sib hloov. Yog li, lub sij hawm ntawm quab yuam M¯ yog txhais raws li vector khoom ntawm lub xub pwg nyom (qhov kev ncua deb ntawm lub axis ntawm kev sib hloov mus rau qhov taw tes ntawm kev quab yuam) thiab lub zog nws tus kheej, uas yog, tus qauv siv tau:
M¯=d¯F¯
Lub sijhawm ntawm lub zog qhia txog lub peev xwm ntawm tom kawg los ua qhov torsion ntawm lub cev nyob ib puag ncig ntawm axis. Piv txwv li, yog tias koj tuav tus ciaj ntswj deb ntawm lub txiv ntoo (loj lever d¯), koj tuaj yeem tsim lub sijhawm loj M¯, uas yuav tso cai rau koj kom tshem tau cov txiv ntoo.
Los ntawm kev sib piv nrog cov ntaub ntawv kab, lub zog M¯ tuaj yeem tau txais los ntawm kev muab nws los ntawm kev sib faib los ntawm lub sijhawm lub sijhawm thaum nws ua haujlwm ntawm kev sib hloov, uas yog:
M¯Δt=ΔL¯
Tus nqi ΔL¯ yog hu ua kev hloov pauv ntawm lub zog angular, lossis angular momentum. Qhov sib npaug kawg yog qhov tseem ceeb rau kev xav txog cov tshuab nrog lub axis ntawm kev sib hloov, vim nws qhia tau hais tias lub angular momentum ntawm lub system yuav txuag tau yog tias tsis muaj lwm lub zog uas tsim lub sijhawm M¯, uas tau sau ua lej raws li hauv qab no:
Yog M¯=0 ces L¯=const
Yog li, ob qho tib si lub zog sib npaug (rau cov kab sib txuas thiab voj voog) tig los ua qhov zoo sib xws ntawm lawv lub ntsiab lus ntawm lub cev thiab kev ua lej.
Bird-Aircraft Collision Problem
Qhov teeb meem no tsis yog ib yam zoo heev. Cov kev sib tsoo no tshwm sim.feem ntau. Yog li, raws li qee cov ntaub ntawv, xyoo 1972, txog 2.5 txhiab tus noog sib tsoo nrog kev sib ntaus sib tua thiab thauj cov dav hlau, nrog rau cov nyoob hoom qav taub, tau sau tseg hauv Israeli airspace (thaj tsam ntawm cov noog tsiv teb tsaws chaw)
Txoj haujlwm yog raws li hauv qab no: yuav tsum kwv yees kwv yees npaum li cas cuam tshuam lub zog poob rau ntawm tus noog yog tias lub dav hlau ya ntawm qhov ceev ntawm v=800 km / h tau ntsib ntawm nws txoj kev.
Ua ntej kev txiav txim siab, cia peb xav tias qhov ntev ntawm cov noog hauv davhlau yog l=0.5 meters, thiab nws qhov hnyav yog m=4 kg (nws tuaj yeem ua tau, piv txwv li, ib tug drake lossis goose).
Cia peb tsis saib xyuas qhov ceev ntawm cov noog (nws yog me me piv rau lub dav hlau), thiab peb kuj yuav txiav txim siab qhov huab cua loj npaum li cas ntawm cov noog. Cov kev kwv yees no tso cai rau peb hais tias qhov kev hloov pauv ntawm lub zog ntawm cov noog yog:
Δp=mv
Txhawm rau xam qhov cuam tshuam F, koj yuav tsum paub lub sijhawm ntawm qhov xwm txheej no, nws yog kwv yees li ntawm:
Δt=l/v
Muab ob qho qauv no, peb tau txais cov lus qhia:
F=Δp/Δt=mv2/l.
Hloov cov lej los ntawm qhov xwm txheej ntawm qhov teeb meem rau hauv nws, peb tau F=395062 N.
Nws yuav pom ntau dua los txhais cov duab no rau hauv qhov sib npaug uas siv cov mis rau lub cev hnyav. Ces peb tau: F=395062/9.81 ≈ 40 tons! Hauv lwm lo lus, ib tug noog pom kev sib tsoo nrog lub dav hlau zoo li 40 tons ntawm cov khoom tau poob rau ntawm nws.
