13. Liikemäärä ja impulssi

Question 1

Mitä on liikemäärä?

Answer 1

Liikemäärä on vektorisuure, jota käytetään liikkeen kuvaamiseen. Liikemäärän suunta on sama kuin kappaleen nopeuden suunta.

Liikemäärä saadaan kappaleen massan ja nopeuden tulona.

p=mv

Question 2

Mitä impulssi kuvaa?

Answer 2

Kappaleen liiketilan muuttamiseen tarvitaan voima. Kappaleen liiketila muuttuu sitä enemmän, mitä suurempi voima kappaleeseen vaikuttaa ja mitä pidempi on voiman vaikutusaika.

Impulssi kuvaa voiman kokonaisvaikutusta tietyn ajan kuluessa. Voiman impulssi on vektorisuure, jonka suunta on sama kuin kappaleeseen vaikuttavan voiman suunta. Mikäli kappaleeseen vaikuttava voima pysyy vakiona, impulssi on vakiovoiman ja voiman vaikutusajan tulo I=F(delta)t.

Impulssin yksikkö on Ns.

Question 3

Miten impulssi määritetään graafisesti?

Answer 3

Kun vakiovoimaa kuvataan (t, F)-koordinaatistossa, muodostuva voiman kuvaaja on aika-akselin suuntainen suora. Voiman kuvaajan ja aika-akselin väliin jää suorakulmion muotoinen alue, jonka fysikaalinen pinta-ala on vakiovoiman ja voiman vaikutusajan tulo F(delta)t eli voiman impulssi I.

Iskuissa ja törmäyksissä vaikuttava voima tyypillisesti muuttuu voiman vaikutusaikana. Yleensä voiman suuruus aluksi kasvaa ja sitten pienenee. Impulssi saadaan määritettyä graafisella integroinnilla myös muuttuvan voiman tapauksissa.

Question 4

Mikä on impulssiperiaate?

Answer 4

Impulssiperiaatteen mukaan voiman aiheuttama impulssi on yhtä suuri kuin kappaleen liikemäärän muutos.

I = (delta)p

Impulssin suunta on sama kuin liikemäärän muutoksen suunta.

Question 5

Selitä impulssiperiaatteen avulla, miksi juomalasi hajoaa osuessaan kovaan kivilattiaan, mutta säilyy ehjänä osuessaan pehmeälle matolle.

Answer 5

Oletetaan, että molemmissa tilanteissa lasin liikemäärä muuttuu yhtä paljon. Tällöin impulssiperiaatteen mukaan laseihin kohdistuvat impulssit ovat yhtä suuret.

Kun lasi osuu kovaan kivilattiaan, törmäystapahtuma on lyhyt. Tällöin vaikuttava voima on hyvin suuri, ja lasi hajoaa.

Kun lasi osuu pehmeälle matolle, törmäystapahtuma kestää pidempään. Tällöin lasiin vaikuttava voima on pienempi, ja lasi säilyy ehjänä.

Question 6

Millainen on liikemäärän muutosnopeus?

Answer 6

Liikemäärän muutosnopeus on yhtä suuri kuin kappaleeseen vaikuttava voima F.

Vakiovoima aiheuttaa kappaleelle vakiokiihtyvyyden.