V latinčine slovo „impulz“znamená úder, zatlačenie. Človek bol vždy prekvapený účinkom vyvolaným úderom. Pokúsme sa analyzovať z hľadiska fyziky také pojmy ako sila nárazu, hybnosť sily a vzorec na jej výpočet.
Momentum a jeho sila
Vo fyzike sú pojmy ako hybnosť a sila hybnosti jasne oddelené. Malo by byť zrejmé, že hybnosť je množstvo pohybu. Je definovaný ako súčin rýchlosti telesa a jeho hmotnosti:
p=m × v.
Na výpočet hybnosti sily je potrebné vzorec doplniť o pojmy sily F a času t. Tu ide o najdôležitejší zákon fyziky o zachovaní hybnosti – hybnosť.
Vzorec pre hybnosť prostredníctvom sily možno znázorniť takto:
F=(m v1-m v0) / t alebo m v1 - m v0=F t, kde F je použitá sila, t – jednotka času, m – telesná hmotnosť, v0 – počiatočná rýchlosť, v1 – konečná rýchlosť po náraze.
Ak sa teda počiatočná rýchlosť telesa s určitou hmotnosťou časom zvyšuje pod vplyvomakejkoľvek sily, potom bude takáto zmena množstva pohybu za jednotku času úmerná pôsobiacej sile. Hybnosť sily, ktorej vzorec je znázornený, demonštruje druhý Newtonov zákon. Z toho vyplýva, že pri krátkom vystavení veľkej sile môže nastať rovnaká zmena hybnosti ako pri dlhšom vystavení malej sile.
Fyzikálne zákony na príklade nárazu
Pôsobenie nemennosti energie a hybnosti v praxi možno jasne demonštrovať na príklade nárazu, keďže fenomén nárazu je vo vede a technike široko používaný.
Materiály sa delia na elastické a neelastické. Elastické po ukončení deformačnej sily sa vráti do pôvodného tvaru. Pri páde pružného predmetu na pružnú podperu, teda náraze, vzniká elastická sila, ktorá pôsobí zo strany podpery a spomaľuje rýchlosť predmetu. Toto ukazuje vzorec silového impulzu. Fyzika nárazu je široko používaná v priemysle.
Sila nárazu závisí od jeho trvania a elasticity podpery. Na pevnej podpere bude trvanie nárazu kratšie a priemerná sila bude väčšia. S mäkkou podporou je opak pravdou. Mäkká sieť natiahnutá v cirkuse teda chráni gymnastu pred silným úderom.
Bezpodmienečná nemennosť hybnosti
Pri interakcii systému telies sa dodržiava pravidlo zachovania hybnosti. Ak takýto systém nie je ovplyvnený vonkajšími telesami, interakcia telies v rámci takéhoto samostatného systému nezmení jeho celkovú hybnosť.
Zákonyzachovanie hybnosti a energie sú základné prírodné zákony. Zachovanie hybnosti v mechanických procesoch je však vždy spravodlivé a bezpodmienečné. Impulz sily a vzorec na jeho výpočet to v praxi dokazujú. Ale dodržiavanie zákona zachovania energie v mechanike si vyžaduje splnenie určitých podmienok.
Ak by bolo možné vziať do úvahy všetky druhy energie pred a po náraze, bolo by možné zabezpečiť, aby aj pri nepružnom náraze bol dodržaný zákon zachovania energie. Platí to vždy, ale existuje možnosť premeny typu energie z jednej na druhú. V praktickej aplikácii je to obzvlášť dôležité.
Momentum je vektorová veličina, ktorá závisí od hmotnosti telesa a jeho rýchlosti. Impulz sily charakterizuje zmenu pohybu tela pod vplyvom určitej sily naň v určitom čase.
