インパルス

ニュートンの運動の第 2 法則によれば、物体の運動量の変化率は、物体に作用する正味の外力です。 したがって、2 つの時点間の運動量の合計変化は、それに作用する外力とその作用時間の両方に依存します。 これを数学的に説明すると、物体の動きの全体的な変化は、力のベクトルとそれが加えられる時間に比例します。 この製品はインパルスと呼ばれます。

さらに、ある時間間隔にわたって物体に作用する総力積は、物体に作用する平均外力に時間間隔を乗じたものに等しいことがわかります。 したがって、力積の測定は、その間隔中に物体に作用する平均力を計算するのに役立ちます。 たとえば、約5万年前、米国のアリゾナ州北部の砂漠で、高さ25メートルの鉄ニッケル隕石が秒速約1万2800メートルで地球に衝突した。 この衝突により、直径約 1,200 メートル、深さ 170 メートルの大きなクレーターが形成され、周囲の砂漠平原から高さ 45 メートルの縁が形成されました。 衝突が最大 2 秒間続いたと仮定すると、衝突中に地球が隕石に加えた平均の力は約 3 兆ニュートンであることがわかります。

別の例として、車を運転している人が建物に正面衝突し、停止したとします。 車両にエアバッグが装備されていない場合、ドライバーはほんの数秒で車両に衝突し、このときにドライバーにかかる力は非常に大きくなります。 一方で、車両にエアバッグが装備されている場合、衝突時間は長くなります。 したがって、ドライバーの動きの正味の変化はどちらの場合も同じですが、より長い時間にわたって発生するため、ドライバーにかかる正味の力は小さくなります。 このため、米国では 1991 年以降、すべての乗用車にエアバッグが義務付けられており、1990 年代半ば以降、ヨーロッパやアジアでもエアバッグの普及が進んでいます。

このテキストは から編集されたものです。 Openstax, University Physics Volume 1, Section 9.2: Impulse and Collisions.