平均冲力,举个例子:
一个小球从高的地方摔到沙坑上,它从接触沙坑的那一刻开始对沙坑有一股作用。但是这股作用里面除了它所受的重力,还有它从这么高的地方摔下来带来的能量。这个能量可以用动量来表示,也可以用动能来表示。我们现在要用动量来表示这个能量。
小球接触沙坑开始那一刻受到了重力和沙坑的对它的弹力,但是沙坑对它的弹力并不完全等于重力,因为小球还有速度,它将动量作用于沙坑一段时间之后速度就没了,这时弹力与重力相等。而在小球掉落沙坑到速度为零的那段时间,小球对沙坑的作用力就叫冲力,因为小球动量一直在变化,所以冲力也就一直变化,所以我们只能算它的平均。
以小球为研究对象,设小球刚刚接触沙坑为运动初,小球速度变为零为运动末,小球的运动方向为正方向
根据:动量变化量=平均合力大小×作用时间
平均合力大小=小球重力大小-沙坑对小球的平均作用力大小
又因为牛顿第三定律:
沙坑对小球平均作用力大小=小球对沙坑的平均作用力大小=平均冲力大小
所以,
动量变化量=(小球重力大小-平均冲力大小)×时间
若已知动量变化量,小球重力和运动时间,则可以求出平均冲力的大小。而平均冲力的方向这道题中就是向下的。
或者你还可以换个角度想,对于这个小球来说,它拥有的冲力是由重力和另一个力F组成的,F是动量转变而来的。
所以我们可以将F表示为:
动量改变量/作用时间
所以,冲力=重力+动量改变量/时间