Bevegelsesmengde og impuls – regn ut p, I og støt

Bevegelsesmengde: p = m · v

Bevegelsesmengde er masse ganger fart: p = m · v. Enheten er kg·m/s. En bil på 1 200 kg i 15 m/s (54 km/t) har bevegelsesmengden 18 000 kg·m/s. En lastebil på 20 tonn i samme fart har 300 000 kg·m/s, og er tilsvarende vanskeligere å stoppe. Bevegelsesmengde har retning, så du velger en positiv retning og skriver fart motsatt vei som negativ.

Impuls og impulsloven

Impuls er kraft ganger tiden kraften virker: I = F · Δt. Impulsloven sier at impulsen er lik endringen i bevegelsesmengde: F · Δt = Δp = m · Δv. Et spark på 500 N som varer i 0,1 s gir en impuls på 50 N·s, og en ball på 2 kg får da farten endret med 25 m/s. Enhetene N·s og kg·m/s er det samme.

Hvorfor kollisjonsputer og knusesoner virker

Når en bil stopper, er endringen i bevegelsesmengde den samme uansett hvordan den stopper. Men kraften blir mindre jo lengre tid stoppet tar. En bil på 1 200 kg som bråstopper fra 15 m/s på 0,1 sekund, utsettes for en gjennomsnittskraft på 180 000 N. Strekkes stoppet ut til 0,5 sekund, er kraften 36 000 N, en femdel. Det er dette knusesoner, kollisjonsputer og hjelmer utnytter.

Bevaring av bevegelsesmengde

Når ingen ytre krefter virker, er den samlede bevegelsesmengden den samme før og etter et støt. Det gjør det mulig å regne ut farten etterpå.

Uelastisk støt

Henger gjenstandene sammen etter støtet, får de felles fart v′ = (m₁v₁ + m₂v₂) ÷ (m₁ + m₂). En vogn på 2 kg i 3 m/s som kolliderer med en vogn på 1 kg i ro og hekter seg fast, får farten 6 ÷ 3 = 2 m/s. Den kinetiske energien går fra 9 J til 6 J; resten blir varme, lyd og deformasjon.

Elastisk støt

I et elastisk støt er både bevegelsesmengden og den kinetiske energien bevart. Med de samme vognene blir farten etterpå 1 m/s for den første og 4 m/s for den andre. To like tunge biljardkuler bytter fart: den som traff, stopper, og den andre ruller videre.

Vanlige feil

• Å glemme fortegnet når noe beveger seg motsatt vei.
• Å regne med km/t i stedet for m/s. Del på 3,6, eller velg km/t i kalkulatoren.
• Å tro at kinetisk energi er bevart i alle støt. Bare bevegelsesmengden er alltid bevart.

Kraften i Newtons andre lov finner du med kraftkalkulatoren, og energien før og etter med kinetisk energi. Farten i m/s kan du regne om med km/t til m/s.