La forza d'impatto viene calcolata trovando il rapporto tra la variazione della quantità di moto dell'oggetto(i) coinvolto nella collisione e il periodo di tempo della collisione. La formula per calcolare la forza d'impatto è:

F = Δp/Δt, dove Δp è la variazione della quantità di moto e Δt è il periodo di tempo.

Cos'è la forza d'impatto?

La forza d'impatto è definita come una situazione in cui viene svolto del lavoro per spostare un oggetto a una distanza specifica. Può essere interpretato come la forza prodotta quando due oggetti entrano in collisione. Una collisione di oggetti si verifica quando un oggetto si scontra con un altro. La forza d'impatto ha un impatto enorme su un oggetto in un breve periodo di tempo. Si indica con il simbolo F, dove l'unità di misura è Newton (N) e la formula dimensionale è data da [M¹l¹T^-2]. La sua formula equivale al prodotto della massa e della velocità di un corpo per il doppio del tempo impiegato. In altre parole, è il rapporto tra l'energia cinetica posseduta da un corpo e la distanza da esso percorsa.

Formula della forza d'impatto

F = mv/2t

Dove,

F è la forza d'impatto,

m è la massa del corpo,

v è la velocità del corpo,

t è il tempo impiegato.

Dimostrazione della formula

Consideriamo un oggetto di massa M che si muove con una velocità In quando alcuni lavorano IN è fatto su di esso. La forza applicata è F e sposta l'oggetto a una distanza di D unità per T secondi.

Sappiamo che il lavoro svolto è uguale al prodotto della forza applicata e della distanza percorsa.

W = Fd ⇢ (1)

Inoltre, il lavoro svolto è uguale all'energia cinetica del corpo.

W = K.E. = 1/2 mv²⇢ (2)

Da (1) e (2) otteniamo,

Fd = 1/2 mv²

F = mv²/2d

Mettendo d = vt, otteniamo,

F = mv²/2vt

F = mv/2t

Ciò deriva la formula per la forza d'impatto che agisce su un corpo.

Problemi di esempio

Consideriamo alcuni problemi per scoprire come utilizzare questa formula.

Problema 1: Calcola la forza d'impatto che agisce su un oggetto di massa 2 kg, velocità 4 m/s per 2 secondi.

Soluzione:

La forza d'impatto che agisce su questo oggetto con una massa di 2 kg e che si muove ad una velocità di 4 m/s per 2 secondi. Quindi,

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m = 2

v = 4

t = 2

Usando la formula otteniamo,

F = mv/2t

= 2 (4) / 2 (2)

= 8/4

= 2N

Pertanto, la forza d'impatto che agisce sull'oggetto è di 2 Newton.

Problema 2: Calcola la forza d'impatto che agisce su un oggetto di massa 3 kg, velocità 8 m/s per 3 secondi.

Soluzione:

Per calcolare la forza d'impatto, i valori forniti per questo problema sono:

m = 3

v = 8

t = 3

Usando la formula otteniamo,

F = mv/2t

= 3 (8) / 2 (3)

= 24/6

= 4N

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Pertanto, la forza d'impatto che agisce sull'oggetto è di 4 Newton.

Problema 3: Calcola la massa del corpo se la forza d'impatto che agisce su un oggetto è 10 N e la velocità è 5 m/s per 4 secondi.

Soluzione:

In questo problema, dobbiamo calcolare la massa di un oggetto dati la forza d'impatto, la velocità e il tempo. I valori indicati sono:

F = 10

v = 5

t = 4

Usando la formula otteniamo,

F = mv/2t

=> m = 2Ft/v

= 2 (10) (4) / 5

= 16 chilogrammi

Quindi la massa dell'oggetto è 16 kg.

Problema 4: Calcola la velocità del corpo se la forza d'impatto che agisce su un oggetto è 14 N e la massa è 2 kg per 2 secondi.

Soluzione:

Qui, dobbiamo determinare la velocità di un oggetto dati la forza d'impatto, la massa e il tempo. Abbiamo,

F = 14

m = 2

t = 2

Usando la formula otteniamo,

F = mv/2t

=> v = 2Ft/m

= 2 (14) (2) / 2

= 28 m/sec

Quindi, la velocità dell'oggetto è 28 m/s.

Problema 5: Calcola il tempo impiegato dal corpo se la forza d'impatto che agisce su un oggetto è 30 N, la massa è 4 kg e la velocità è 15 m/s.

Soluzione:

Per calcolare il tempo impiegato da un oggetto dati i valori di forza d'impatto, massa e velocità come:

F = 30

m = 4

v = 15

Usando la formula otteniamo,

F = mv/2t

=> t = mv/2F

= 4 (15) / 2 (30)

= 60/60

= 1 secondo

Quindi, il tempo impiegato dall'oggetto è 1 secondo.

Problema 6: Calcola la forza d'impatto che agisce su un oggetto di energia cinetica 20 J se la distanza percorsa è 2 m.

Soluzione:

I valori indicati sono:

Energia cinetica (E) = 20 J

Distanza percorsa (d) = 2 m

Sappiamo che per determinare la forza d'impatto abbiamo una formula: F = E/d, dove F è la forza d'impatto, E è l'energia cinetica e d è la distanza percorsa.

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Quindi, utilizzando la formula che otteniamo,

F = E/d

= 20/2

= 10N

Cioè, la forza d'impatto che agisce sull'oggetto è di 10 Newton.

Problema 7: Calcola l'energia cinetica di un corpo se la forza d'impatto che agisce su un oggetto è 40 N e la distanza percorsa è 4 m.

Soluzione:

I valori dati per calcolare l’energia cinetica di un corpo sono:

Forza d'impatto (F) = 40

Distanza percorsa (d) = 4

Usando la formula otteniamo,

F = E/d

=> E = Fd

= 40 (4)

= 160 J

Pertanto, l'energia cinetica del corpo è di 160 Joule.