p=mv e impulso integrato della forza equivale a Δp.
La quantità di moto è il vettore p=mv, diretto come la velocità; l’impulso di una forza è l’integrale della forza nel tempo e uguaglia la variazione di quantità di moto, J=Δp. Per forza costante J=FΔt. Le unità N·s e kg·m/s sono equivalenti, poiché 1 N=1 kg·m/s².
Una forza media di 20 N applicata per 0,5 s produce impulso 10 N·s. Per una palla di massa 0,20 kg che passa da 5 a 15 m/s nella stessa direzione, Δp=0,20(15−5)=2,0 kg·m/s. L’impulso è il trasferimento di quantità di moto durante l’interazione, rappresentabile come area sotto il grafico forza-tempo.
Negli urti di un sistema isolato si conserva la quantità di moto totale, ma l’energia cinetica si conserva solo negli urti elastici. In un urto anelastico parte dell’energia cinetica si trasforma, per esempio, in deformazione e calore. Non confondere quindi “impulso uguale a variazione di p” con “energia cinetica sempre conservata”.
- p=mv e impulso integrato della forza equivale a Δp.
- Forza media 20 N per 0,5 s produce 10 N·s; impulso e quantità di moto hanno unità equivalenti.
- La quantità di moto totale si conserva negli urti isolati; energia cinetica solo negli urti elastici.
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Impulso di 20 N per 0,5 s?
- 40 N·s
- 10 N·s
- 0,025 N·s
- 20 N
Soluzione e spiegazione
10 N·s. 10 N·s. Forza media 20 N per 0,5 s produce 10 N·s; impulso e quantità di moto hanno unità equivalenti.
Fonti
- 9.2 Impulse and Collisions — OpenStax, University Physics Volume 1
- 8.2 Impulse — OpenStax, College Physics 2e
Nota editoriale
Confronto assistito documentato; revisione docente necessaria
Introduzione quantitativa, non casistica completa degli urti. Proposta editoriale, non prescrizione del syllabus.