冲量 :力时间累积效应的量度

更新时间:2024-09-20 11:48

当一个物体受到一个随时间改变的力的作用时,冲量常被用来表征该时间段内这个力对物体作用的积累效果,即力对时间的积分。冲量是矢量,表述了力对质点作用一段时间的积累效应,是改变质点机械运动状态的原因。

经典力学中,物体所受合外力的冲量等于它的动量的增量,叫做动量定理。与动量不同,冲量是一个过程量。一个恒力的冲量指的是这个力与其作用时间的乘积。在国际单位制中,冲量的单位为千克米/秒。

基本介绍

冲量(impulse)是指力的时间累积效应的量度,是矢量。

当一个物体受到一个随时间改变的力的作用时,冲量常被用来表征该时间段内这个力对物体作用的积累效果,即力对时间的积分:。

其中,I 是冲量(有时也记作J); F 是作用的力; dt 是一段无限小的时间。

冲量与动量有相同的量纲和单位。在国际单位制中,冲量的单位为千克·米/秒,即 或。冲量的研究对象,可以是单质点,也可以是多质点组成的体系。由于冲量及动量均为矢量,在使用时要注意方向的改变,并按方向分别分析。

两物体发生碰撞时,它们在很短时间内受到很大的冲击力。由于冲击力在碰撞时间内的变化非常复杂,无法用质点运动微分方程表示物体在碰撞过程中的运动规律,但可以直接测定冲击前后物体动量的变化,并由动量定理求出冲量值。

运算方法

由于冲量()和动量()均是矢量,所以动量定理是一个矢量表示式。动量的方向与其速度的方向相同。因为若把动量和速度看做两个向量,那么根据共线向量定理,,所以,λ为正时动量的方向与速度相同,λ为负时动量的方向与速度方向相反,同理可得冲量的方向与力的方向相同或相反。动量的运算符合矢量运算规则,按平行四边形定则进行。如果物体运动在同一直线上,在选定一个正方向以后,动量的运算就可以简化成代数运算

或者

相关介绍

①冲量是力对时间的积累效应。力对物体的冲量,使物体的动量发生变化,而且冲量等于物体动量的变化量。

②在碰撞过程中,物体相互作用的时间极短,但力却很大,而且力在这短暂的时间内变化十分剧烈,因此很难对力和物体的加速度做准确的测量;况且这类问题有时也并不需要了解每一时刻的力和速度,而只要了解力在作用时间内的积累作用和它产生的效果。这类问题,虽然原则上可以用牛顿运动定律来研究,但很不方便。为了能简便地处理这类问题,就需要应用冲量这一概念。

③力的冲量是一矢量,其方向沿力作用的方向,由于作用时间极短,在短时间内变化大,且能达到很大瞬时值的力叫做冲力。在处理问题中,冲力一般都是指平均冲力。

④求合冲量应按矢量合成法则计算;冲量是量度动量变化的多少,并不是动量的多少。

⑤详情参阅人民教育出版社物理学 《全日制普通高级中学教科书物理》第二册。

参考资料

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