impulsen en botsingen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

impulsen en botsingen

lesdoel, aan het einde van de les weet je :
•    Begrijpen jullie wat impuls is en hoe het berekend wordt.
•    Kunnen jullie het verschil uitleggen tussen elastische en inelastische botsingen.
•    Kunnen jullie deze concepten toepassen in praktische voorbeelden.

Stel je voor dat je een tennisbal gooit tegen een muur en die weer terugkaatst. Wat gebeurt er met de snelheid en richting van de bal?"

Wet van behoud van impuls

Impuls is een grootheid die gerelateerd is aan de snelheid en de massa van een voorwerp.

Binnen de klassieke mechanica is impuls 

gedefinieerd als:

p=m⋅v

Kg*m/s

Impuls, ook hoeveelheid beweging genoemd. 

https://www.quantumuniverse.nl/impuls-houvast-in-een-dynamische-wereld

Waarom is het nuttig om niet de snelheid van een voorwerp te vermelden, maar om die snelheid eerst te vermenigvuldigen met de massa? De reden daarvoor is dat, in tegenstelling tot snelheid, impuls een behouden grootheid is. Dat wil zeggen: de totale hoeveelheid impuls in het universum blijft altijd hetzelfde. Impuls kan wel van het ene op het andere voorwerp worden overgedragen, maar het kan nooit verloren gaan.

Wet van behoud van impuls

Impuls is een grootheid die gerelateerd is aan de snelheid en de massa van een voorwerp.

Binnen de klassieke mechanica is impuls 

gedefinieerd als:

p=m⋅v

Kg*m/s

Impuls, ook hoeveelheid beweging genoemd. 

https://www.quantumuniverse.nl/impuls-houvast-in-een-dynamische-wereld

Waarom is het nuttig om niet de snelheid van een voorwerp te vermelden, maar om die snelheid eerst te vermenigvuldigen met de massa? De reden daarvoor is dat, in tegenstelling tot snelheid, impuls een behouden grootheid is. Dat wil zeggen: de totale hoeveelheid impuls in het universum blijft altijd hetzelfde. Impuls kan wel van het ene op het andere voorwerp worden overgedragen, maar het kan nooit verloren gaan.

hoe verhoudt impuls zich tot kracht

F​res​​=m⋅a

a=​Δt​​Δv​​

F​res​​=m⋅​Δt​​Δv​​

F​res​​=​Δt​​Δ(mv)​​

F​res​​=​Δt​​Δ(p)​​

Hoe werkt de wet van behoud van impuls?

De totale impuls van een systeem kan niet veranderen, enkel een andere vorm aannemen.

p​Totaal,voor​​=p​Totaal,na​​

P​a,voor​​+P​b,voor​​=P​a,na​​+P​b,na​​

m​a,voor​​⋅v​a,voor​​+m​b,voor​​⋅v​b,voor​​=Enz.

verschillende soorten botsingen

Perfect elastische botsing

Perfect inelastische botsing

Volkomen elastische botsing. Lichamen wisselen snelheid (actie=-reactie). Dus E_k behouden en p altijd behouden.

Inelastische botsing

Wet van energiebehoud en impuls blijft behouden, maar een deel van de kinetische  energie wordt omgezet  in warmte.

phet.colorado.edu

Situatie:
•    Persoon: 80 kg
•    Skateboard: Verwaarloosbare massa
•    Kogel: Massa van 0,01 kg (10 gram)
•    Snelheid van de kogel: 800 m/s (typische snelheid van een kogel uit een geweer)
•    De persoon schiet de kogel horizontaal weg in de rijrichting van het skateboard.
We willen weten met welke snelheid de persoon op het skateboard naar achteren wordt geduwd door de terugslag van het geweer, gebruikmakend van het behoud van impuls.

Uitwerking
1.    Behoud van impuls: Het totaal impuls in het systeem (persoon + geweer + kogel) voor en na het schieten moet hetzelfde zijn, aangezien er geen externe krachten op het systeem werken (veronderstelling: geen wrijving van het skateboard).
2.    Voor het schieten: De persoon, het geweer en de kogel staan stil. Dus het totale impuls vóór het schot is nul.
 
3.    Na het schieten:
o    De kogel heeft een impuls in de positieve richting (de richting waarin hij wordt afgevuurd).
o    De persoon op het skateboard krijgt een impuls in de tegenovergestelde richting door de terugslag van het geweer.

p​tb​​=0kgms​−1​​

wat is de snelheid van de skater, meteen na het afschieten?