Каков импульс между легким и тяжелым телом в движении, когда приложенные силы равны?

Мне было интересно, если определенное количество силы используется для толкания очень легкого объекта (например, мяча для пинг-понга) и такое же количество силы используется для толкания очень тяжелого объекта (например, стального мяча), почему это кажется требовать гораздо меньшего усилия, чтобы остановить шарик для пинг-понга, чем требуется, чтобы остановить стальной шарик, когда он начал двигаться?

Основываясь на моих исследованиях, разница, по-видимому, связана с тем, что импульс у двух объектов сильно различается, но пока мое понимание, похоже, предполагает, что их импульс должен быть одинаковым. Поскольку легкий объект должен двигаться очень быстро, а тяжелый объект должен двигаться медленно, не должны ли их скорости уравновешивать их импульс в уравнении импульса = масса * скорость?

Большое спасибо за то, что прочитали мой вопрос и за ваше понимание!

Ответы (2)

Ваши исследования верны, импульсы должны быть одинаковыми. Однако проблема, которая доставляет вам проблемы (и доставляет проблемы многим людям), заключается в том, что люди очень плохо оценивают силы, которые они используют для толкания вещей.

Рассмотрим пример шарика для пинг-понга (2,7 г) и стального шарика того же диаметра (225 г). Допустим, вы толкаете стальной шар с силой, достаточной для достижения скорости 10 м/с. (Выбрано потому, что это разумная скорость для подачи мяча для пинг-понга). Вы обнаружите, что если вы нажмете на шарик для пинг-понга с той же силой в течение того же времени, мяч для пинг-понга должен будет двигаться со скоростью 833 м/с! Это более 2 Маха!! Я бы с уверенностью сказал, что остановить шарик для пинг-понга, летящий на меня со скоростью 2 Маха, будет действительно довольно сложно!

Так что дает?

  • Если мы бросаем мяч, мы не просто ускоряем мяч. Мы должны ускорить руку и руку, бросающую мяч. В случае с мячом для пинг-понга эта кисть и рука намного массивнее мяча для пинг-понга, поэтому для их ускорения требуется много силы/энергии. При броске стального мяча требуется такое же количество энергии, чтобы разогнать кисть и руку, но большая часть этой силы/энергии идет на мяч.
  • Трение воздуха. Шарики для пинг-понга быстро замедляются. Это всегда верно, но особенно верно, если мячик для пинг-понга преодолел звуковой барьер ;-)
  • Наша интуиция относительно силы обычно ужасна. Есть причина, по которой нам потребовалось до 1600-х годов, чтобы разработать математику, лежащую в основе сил и ускорений. Оказывается, правильное понимание силы не так уж важно для того, чтобы использовать человеческое тело для того, в чем оно лучше всего. Человеческое тело работает очень нелинейно, что заняло у нас еще 400 лет с тех пор, как Исаак Ньютон и Готфрид Лейбниц дали нам математику, лежащую в основе современной физики. Мы все еще выясняем это. Неудивительно, что ваша интуиция очень хороша в том, что делает человеческое тело, но не очень хороша в том, что физика называет силами.
Большое спасибо за ваш удивительный ответ! Ваши примеры и описания были невероятно полезны! Мне было интересно, могу ли я представить аналогичную ситуацию, которая меня озадачивает!
Конечно, хотя, если он достаточно отличается от вопроса, который вы только что задали, возможно, будет лучше задать второй вопрос и разместить ссылку на него здесь, чтобы я мог его найти. (Stack Exchange значительно выигрывает от возможности поиска вопросов и ответов)
Привет, Корт, еще раз спасибо за ответ! Вот еще вопрос: physics.stackexchange.com/q/302390/140863

Если вы толкнете 2 объекта из состояния покоя с одинаковой силой за одинаковое время, они приобретут одинаковую инерцию. Это второй закон Ньютона: сила х время = изменение количества движения.

Точно так же потребуется одинаковое количество времени, чтобы остановить два объекта, если они замедляются с одинаковой силой.

Каков импульс между легким и тяжелым телом в движении, когда приложенные силы равны?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v