Předchozí kapitola Předchozí podkapitola Obsah kapitoly Příklady Průvodce Následující podkapitola Následující kapitola


3.6 Hybnost a impuls

Hybností hmotného bodu nazýváme součin jeho hmotnosti  m   a rychlosti :

rovnice (3,26). (3,26)

Pro vystižení časového účinku síly se zavádí další veličina impuls síly . Impuls síly , která působí na hmotný bod po časový interval , je definován určitým integrálem

rovnice (3,27). (3,27)

Impuls a hybnost jsou vázány vztahem:

Změna hybnosti hmotného bodu je rovna impulsu síly, který byl vykonán na hmotný bod;

rovnice (3,28). (3,28)

V rovnici (3,28) je hybnost hmotného bodu v čase , od kterého začala působit síla vytvářející impuls a hybnost hmotného bodu v čase , kdy přestala působit síla . Při důkazu tvrzení (3,28) se vychází z druhého Newtonova zákona (2,1) .

rovnice (3,29). (3,29)

Dle (2,1) a předpokládáme-li ve shodě s Newtonovou mechanikou, že hmotnost  m   hmotného bodu je konstantní, potom

rovnice .

Dosadíme-li do definiční rovnice impulsu (3,27) vyjádření síly dle (3,29) , dostáváme

rovnice

, odkud bezprostředně plyne dokazovaný vztah .

Pojem impulsu síly je důležitý pro vyšetřování dějů, u kterých lze obtížně stanovit a není důležitý přesný časový průběh síly, ale pouze její úhrnný efekt . Příkladem takových dějů je pohyb střely v hlavni střelné zbraně. Počáteční hybnost střely je nulová, hybnost při opuštění hlavně lze určit z rychlosti střely a z její známé hmotnosti. Z rozdílu hybností určíme dle rovnice (3,28) impuls síly, který na střelu v hlavni působil. Určit detailní průběh sil působících na střelu v hlavni by bylo podstatně obtížnější a pro řešení řady úloh není takové detailní určení nutné. Obdobně, odráží-li se míč od stěny, můžeme z rozdílu hybností míče před dopadem na stěnu a po odražení od stěny určit impuls síly, který stěna míči udělila, aniž bychom museli zkoumat časový průběh sil působících mezi míčem a stěnou.

Místo skutečné síly vytvářející impuls uvažujeme někdy konstantní průměrnou sílu

rovnice (3,30). (3,30)

Vzorec (3,30) vystihuje přirozeně požadovanou vlastnost průměrné síly , aby tato síla udělila hmotnému bodu za stejný časový interval stejný impuls jako skutečně působící časově proměnná síla . Průměrná síla je zavedena tak, jak odpovídá zavedení průměrných hodnot závisle proměnných veličin v určitém intervalu nezávisle proměnné. Nezávislou proměnnou je zde čas , závisle proměnnou síla a rovnice (3,30) po rozepsání výrazu pro impuls dává

rovnice (3,31). (3,31)

Jako příklad nyní vypočítáme průměrnou sílu , kterou působí stěna na míč hmotnosti , dopadá-li míč na stěnu kolmo rychlostí o velikosti  = 5 m/s  a odráží se od ní též kolmo rychlostí o velikosti   v 2  = 4,5 m/s. Doba styku míče a stěny . Z uvedených údajů pro hledanou průměrnou sílu dostáváme vyjádření

rovnice

Průměrná síla má směr kolmý ke stěně, míří od stěny a její velikost je

rovnice .

zavři


Předchozí kapitola Předchozí podkapitola Obsah kapitoly Příklady Průvodce Následující podkapitola Následující kapitola