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Dynamics
Newton’sthreelawsofmotionNewton’sfirstlawofmotion:
Newton’ssecondlawofmotion:
Newton’sthirdlawofmotion:identical:magnitudetypelineofactiontimeofactiondifferent:oppositedirectionactondifferentbodies
EgAnobjectofmass1.5kgistobeacceleratedat2.2ms-2.Whatforceisrequired?
EgAcarofmass1.5tones(1.5×103kg),travellingat80kmh-1,istobestoppedin11s.Whatforceisrequired?
Momentummomentum=mass×velocityp=m×vmassisascalarquantity,velocityisavectorquantity,somomentumisavectorquantity
Therateofchangeofmomentumofabodyisdirectlyproportionaltotheresultantforceappliedtothebody,andisinthesamedirectionastheforce.F=△p/△t=dp/dt=d(mv)/dtIfmisaconstantF=m(dv/dt)=ma
Aballofmass0.2kghitsafixedverticalwallatrightangleswithspeed3.5m/s.Theballreboundswithspeed2.5m/s.Findthechangeofmomentumoftheball.△p=0.2×2.5–0.2×(-3.5)=1.2Ns
Impulse
TheprincipleofconservationofmomentumThetotalmomentumofaclosedsystemofcollidingobjectsremainsconstantifnoexternalforcesactonthatsystem.m1v1+m2v2=m1u1+m2u2
m1(-v1)+m2v2=m1u1+m2u2-m1v1+m2v2=m1u1+m2u2
Theprincipleofconservationoflinearmomentumstatesthatthetotalmomentumafterimpact:momentum=mass×velocitym1u1+m2u2=m1v1+m2v2Momentumismeasuredinkgms-1.p=p1+p2=constant
Collisionsp=mvEgWhatisthemagnitudeofthemomentumofanα-particleofmass6.6×10-27kgtravellingwithaspeedof2.0×107ms-1?
Impulse:ifaconstantforceFactsonabodyforatime,theimpulseoftheforceisgivenby(Ns).Theimpulseofaforceisequaltothechangeinmomentum.
Theimpulse-momentumprinciplestatesthattheimpulseofaforceisequaltothechangeinmomentumproduced:Impulse=force×timeI=mv-muImpulseismeasuredinNewton-seconds(Ns)
EgSometennisplayerscanservetheballataspeedof55ms-1.Thetennisballha
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