Impulso Afeta o Momentum
Qualquer objeto em movimento pode ter momentum . Isso ocorre porque o momento é massa em movimento. A maneira como determinamos o momento de um objeto é bastante direta. Momentum é a massa do objeto vezes sua velocidade , ou, na forma de equação, p = mv , onde p é momentum, m é a massa em quilogramas ev é a velocidade em metros por segundo. O momento é proporcional à massa e à velocidade, o que significa que uma mudança em uma causará a mesma quantidade de mudança na outra. Portanto, se você aumentar a massa de um objeto, também aumentará seu momento. O mesmo é verdadeiro para a velocidade: aumente ou diminua a velocidade do objeto e você aumenta ou diminui seu momentum na mesma quantidade.
Mas geralmente é a velocidade do objeto que muda em vez de sua massa, certo? Você deve se lembrar que uma mudança na velocidade significa que o objeto está acelerando. Você também deve se lembrar que a aceleração é causada por uma força e que quanto maior a força, maior a aceleração. Portanto, quanto maior a aceleração, maior será o momento!
A força é um fator importante, mas o tempo também conta. Especificamente, quando estamos interessados em saber por quanto tempo a força atua. Por exemplo, se você empurrar uma caixa pelo chão por apenas alguns segundos, o intervalo de tempo será muito curto. Mas se você empurrar uma caixa pelo chão e o fizer com a mesma força de antes, mas desta vez por vários minutos, você aumentou a quantidade de tempo que a força atua. Este intervalo de tempo mais longo leva a uma mudança maior no momento. Esta mudança no momento é chamada de impulso, e descreve a quantidade que acabamos de ver: a força vezes o intervalo de tempo sobre o qual atua. Quanto maior o impulso, maior será a mudança no momento. Para alterar o impulso, você pode alterar a quantidade de força ou pode alterar o intervalo de tempo em que essa força atua. Na forma de equação, podemos escrever esta relação entre impulso e momento como:
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A letra grega delta significa 'mudança em', e lemos esta equação como força vezes o intervalo de tempo é igual a mudança na massa vezes velocidade. Tenha cuidado para não ler isso como 'força vezes tempo igual a massa vezes velocidade' porque agora você está dizendo que 'impulso é igual a momento'. É importante lembrar que o impulso é uma mudança no momentum, não o momentum em si.
Mudança de tempo e força
Se você deseja um grande aumento no momentum, precisa exercer uma grande força por um longo período de tempo. Quando você empurra a caixa rapidamente, ela não se move muito rapidamente pelo chão, mas se você empurrá-la com a mesma força por um longo período de tempo, pode movê-la por todo o quarto. Isso ocorre porque você aumentou a variável de tempo no lado esquerdo da equação. Quando um objeto é colocado em repouso, seu momentum também muda, mas agora diminui em vez de aumentar. O tempo é especialmente importante nesta situação porque um intervalo de tempo mais longo significa que menos força atua sobre o objeto para resultar na mesma mudança no momento.
Digamos, por exemplo, que um dublê saltou de uma janela de 10 andares durante uma cena de ação. Ela quer pousar na calçada, que é muito difícil, ou ela quer pousar em uma almofada macia? Ela definitivamente quer pousar na almofada macia porque esse amortecimento aumentará o tempo de seu impacto e diminuirá a força sobre ela conforme ela pousa. Em ambos os casos, seu impulso, ou sua mudança no momentum, é exatamente o mesmo porque, em ambos os casos, ela passa de um estado de repouso. A diferença é que a mudança ocorre em um período de tempo diferente e com uma quantidade de força diferente.
Se você está preso em um semi-caminhão descontrolado, deseja que ele pare ao bater em uma parede de tijolos ou em uma pilha de sujeira? Vou levar a sujeira qualquer dia porque a parede causa uma mudança na dinâmica em um curto período de tempo, enquanto a sujeira permite que o caminhão pare mais lentamente. A força no caminhão é muito maior quando atinge a parede porque o tempo é mais curto. Novamente, em ambos os casos, o impulso, ou a mudança é o momento, é exatamente o mesmo porque os dois caminhões param. Apenas ocorre em um período de tempo diferente, então a força é diferente.
Esta é a mesma razão pela qual os bungee jumpers têm cabos tão longos presos a eles. Se o saltador pular da ponte preso a um cabo curto, ele terá o mesmo impulso, ou mudança de momento, como se tivesse pulado com um cabo longo. A diferença é a força no saltador. Com um cabo curto, o intervalo de tempo é diminuído e a força sobre ele é aumentada. Com uma corda mais longa, seu impulso se espalha por um longo período de tempo, para que ele possa mergulhar com segurança da ponte e aproveitar o passeio.
Resumo da lição
Momentum é a massa em movimento e qualquer objeto em movimento pode ter momentum. A mudança de momento de um objeto é igual ao seu impulso. Impulso é uma quantidade de força vezes o intervalo de tempo. Impulso não é igual ao próprio momento; em vez disso, é o aumento ou diminuição do momentum de um objeto.
Expressamos o momento como p = mv , onde p é o momento, m é a massa em quilogramas ev é a velocidade em metros por segundo. O impulso é expresso como Ft = delta mv , onde F é a força, t é o intervalo de tempo e a letra grega delta significa 'mudança em'.
Quando o momentum de um objeto diminui, maximizar a quantidade de tempo em que essa mudança ocorre resultará em menos força sobre o objeto. Cair de um prédio machucará muito menos se você pousar em uma superfície acolchoada, porque essa almofada estende o tempo de sua queda, diminuindo a força. Conforme você diminui o tempo do impulso, a força aumenta. Colocar um caminhão contra uma parede de tijolos vai doer muito mais do que bater em uma pilha de terra, porque o tempo de impacto é muito mais curto, o que significa uma força maior. Em ambos os casos, ocorre o mesmo impulso, ou mudança no momento. O semi-caminhão é colocado em repouso em ambos os casos, mas em uma situação, essa mudança é rápida e dolorosa, enquanto a outra situação permite que ocorra uma mudança lenta e gradual no impulso.
Resultados de Aprendizagem
Depois de terminar esta lição, você será capaz de:
- Defina momentum e impulso
- Identifique as fórmulas para momentum e impulso
- Descreva exemplos da vida real que explicam a relação entre força, impulso e impulso