דחף

לפי חוק התנועה השני של ניוטון’, קצב השינוי של התנע של עצם הוא הכוח החיצוני נטו הפועל עליו. השינוי הכולל בתנע בין שתי נקודות זמן תלוי אם כן הן בכוח החיצוני הפועל עליו והן בזמן שבו הוא פועל. אם נתאר זאת באופן מתמטי, השינוי הכולל של תנועת אובייקט ’הוא פרופורציונלי לווקטור הכוח ולזמן בו הוא מופעל. מוצר זה נקרא דחף.

בנוסף, ניתן להראות שסך הדחף הפועל על עצם לאורך מרווח זמן שווה לכוח החיצוני הממוצע הפועל עליו כפול מרווח הזמן. לפיכך, מדידה של הדחף עוזרת לחשב את הכוח הממוצע הפועל על עצם במהלך אותו מרווח. לדוגמה, לפני כ-50,000 שנה, מטאוריט ברזל-ניקל באורך 25 מטר התנגש בכדור הארץ במהירות של כ-12,800 מטר לשנייה במדבר צפון אריזונה בארצות הברית. הפגיעה יצרה מכתש גדול, בקוטר של כ-1,200 מטרים ובעומק של 170 מטרים, עם שפה בגובה של 45 מטרים מהמישור המדברי שמסביב. בהנחה שהפגיעה נמשכה לכל היותר שתי שניות, ניתן להראות שהכוח הממוצע שהפעיל כדור הארץ על המטאוריט במהלך ההתנגשות היה כ-3 טריליון ניוטון!

בדוגמה אחרת, שקול אדם שנוהג במכונית שיש בה התנגשות חזיתית בבניין ונמצאת במנוחה. אם לרכב אין כרית אוויר, הנהג מתנגש ברכב תוך שבריר שנייה והכוח המופעל על הנהג בזמן זה הוא עצום. מצד שני, אם ברכב מותקנת כרית אוויר, זה מגדיל את זמן ההתנגשות. מכאן שלמרות שהשינוי נטו בתנועה של הנהג זהה בשני המקרים, הכוח הנקי על הנהג נמוך יותר, שכן הוא מתרחש על פני פרק זמן רב יותר. מסיבה זו, כריות אוויר הפכו לחובה בכל רכבי הנוסעים בארצות הברית מאז 1991, והן נפוצות יותר ויותר באירופה ובאסיה מאז אמצע שנות ה-90.

טקסט זה מותאם מ Openstax, University Physics Volume 1, Section 9.2: Impulse and Collisions.