Hybnost
Hybnost (1/7) · 9:18

Úvod do hybnosti Co je to hybnost? Jednoduchý příklad zahrnující hybnost.

Navazuje na Práci a energii.
Vítejte zpět. Teď vás seznámím s pojmem hybnost. Písmeno pro hybnost, ve fyzice, nebo aspoň pro mechaniku, je písmeno ‚P‛. ‚P‛ pro hybnost. Předpokládám, že je to, protože písmeno ‚M‛ je již používáno pro hmotnost, o které si myslím, že je zásadnější. Takže ‚P‛ pro hybnost. Co je to hybnost? Pravděpodobně už o ní máte obecnou představu. Když lidé uvidí velkého chlapa běžet hodně rychle, řeknou, že má velkou hybnost. A když je velký chlap běžící rychle a malý chlap běžící rychle, většina lidí by řekla, že ten větší chlap má větší hybnost. Možná nemají podloženo čísly, proč to říkají, ale cítí, že to musí být pravda. Když se podíváme na definici hybnosti, bude to dávat smysl. Definice hybnosti se rovná hmotnost krát rychlost. Něco, řekněme, se střední hmotností a obrovskou rychlostí bude mít velkou hybnost. Nebo něco s možná střední hmotností, ale... zpět. Zapomněl jsem, co jsem právě řekl. Střední hmotnost a velká rychlost, obří hybnost a další. Velká hmotnost, střední rychlost by měla stejnou hybnost, ale pořád by to byla velká hybnost. Nebo další způsob, jak se dívat na hybnost je, jak moc by jste chtěli být v cestě objektu, který vás míjí. Jak by bylo nepříjemné být sražen tímto objektem? To je dobrý způsob, jak přemýšlet o hybnosti. Hybnost je hmotnost krát rychlost. Jak se to vztahuje k tomu, co jsme se zatím učili? Víme, že síla se rovná hmotnost krát zrychlení. A co je zrychlení? Zrychlení je jenom změna rychlosti. Víme také, že síla se rovná hmotnost krát změna rychlosti za jednotku času. Za změnu času. ‚t‛ pro čas. Síla se také rovná... ...hmotnost krát změna v rychlosti. Hmotnost... předpokládejme, že hmotnost se nemění. Mohli bychom se na to dívat, jako na změnu hmotnosti krát rychlosti za jednotku času. Tady je to trochu obtížné, řekl jsem, že hmotnost krát změna rychlosti je stejná, jako změna hmotnosti krát rychlost, s předpokladem, že se hmotnost nemění. A tady máme hmotnost krát rychlost, což je hybnost. Na sílu se můžeme dívat, jako na změnu hybnosti za jednotku času. A seznámím vás s dalším pojmem nazývaným impuls. Impuls znamená to, co si myslíte, že znamená. Impuls je definován, jako síla krát čas. Chci vás s tímto seznámit v případě, že to uvidíte na zkoušce nebo na něčem podobném, chci ukázat, že to není těžký pojem. Síla krát změna za čas, nebo čas, když předpokládáte, že čas začíná v 0. Ale síla krát změna za čas se rovná impulsu. Vlastně nevím... Měl bych se podívat, jaké písmeno používají pro impuls. Ale jiný pohled na impuls je síla krát změna za čas. Je to stejné, jako změna hybnosti za změnu času krát změna za čas. Protože toto je totožné, jako síla. A to je jenom změna v hybnosti, takže je to také impuls. A jednotka impulsu je joule. Podrobněji se seznámíme s jouly, až zpracujeme toto. A když vás toto mate, netrapte se tím. Důležité na hybnosti je to, uvědomit si, že je to hmotnost krát rychlost. A vzhledem k tomu, že síla je změna hybnosti za jednotku času, pokud na systém nebo skupinu objektů nepůsobí žádné vnější síly, tak jejich kombinovaná nebo-li celková hybnost se nezmění. A to pochází z Newtonových zákonů. Jediná možnost, jak byste mohli dostat změnu hybnosti je, pokud na systém působí nějaký druh vnější síly. S tímto na mysli, pojďme udělat pár příkladů na hybnost. Invertovat barvy. Řekněme, že máme auto. Udělám více zajímavých barev. Auto s fialovým podvozkem. Co tento příklad říká? Je to 1 000 kilogramů. Takže něco málo přes tunu. A pohybuje se rychlostí 9 metrů za sekundu východně. Jeho rychlost se rovná 9 metrům za sekundu východně, a nebo doprava v tomto případě. A střetne se s nehybným 2 000 kilogramovým nákladním autem. Tady je moje nákladní auto... Zde je moje nákladní auto... a je to 2 000 kilogramové nákladní auto. A je nehybné, takže rychlost je 0. A když auto narazí do nákladního auta, řekněme, že se nějakým způsobem zaseknou a oba dva se pohybují společně. Jsou do sebe zaseklé. Otázka je, jaká je výsledná společná rychlost nákladního auta a auta po srážce? Vše co musíme udělat, je zapřemýšlet, jaká je kombinovaná hybnost před srážkou? Podívejme se. Hybnost auta bude hmotnost auta krát... Celková hybnost bude hmotnost auta krát rychlost auta plus hmotnost nákladního auta krát rychlost nákladního auta. A toto je před tím, než se střetnou. Jaká je hmotnost auta? To je 1 000. Jaká je rychlost auta? Je to 9 metrů za sekundu. Dokážete si představit, že jednotka hybnosti by byla kilogram metry za sekundu. Takže to je 1000 krát 9 kilogram metrů za sekundu, ale nenapíši to hned, abych to nekomplikoval, a abych šetřil místem. A potom hmotnost nákladního auta je 2 000. A jaká je jeho rychlost? Je to 0. Zpočátku je nehybný. Počáteční hybnost systému... toto je 2 000 krát 0... ...je to 9 000 plus 0, což se rovná 9 000 kilogram metrů za sekundu. Toto je hybnost před tím, než auto narazí do zadní části nákladního auta. Co se stane po srážce auta s nákladním autem? Přejdeme k té situaci. Takže máme nákladní auto. Nakreslím to méně úhledně. A potom máte auto a je pravděpodobně trochu... Nebudu se zabývat tím, jestli je zničené a zda uvolnilo teplo a podobně. Předpokládejme, že tam nebylo nic... Je to lehký příklad, který můžeme udělat. Když předpokládáme, že by nebyla žádná změna v hybnosti. Protože říkáme, že nejsou žádné vnější síly působící na systém. A když říkám systém, myslím tím kombinaci auta a nákladního auta. Bavíme se o tom, že tato kombinace, tento nový dopravní prostředek, nazvaný „autokamión"... že jeho hybnost musí být stejná, jako hybnost auta a nákladního auta, když jsou oddělené. Co víme o tomto autokamiónovém objektu? Známe jeho novou hmotnost. Autokamiónový objekt, bude kombinace hmotnosti těch dvou. Takže je to 1 000 kilogramů plus 2 000 kilogramů, což je 3 000 kilogramů. A teď můžeme použít tuto informaci, abychom zjistili jeho rychlost. Jak? Jeho hybnost... hybnost tohoto 3 000 kilogramového objektu musí být stejná, jako hybnost těchto dvou objektů před srážkou. Takže to pořád musí být 9 000 kilogram metrů za sekundu. Znovu, hmotnost krát rychlost. Hmotnost je 3 000 krát nová rychlost. Můžeme to pojmenovat, já nevím, nová rychlostí, ‚v index n‛. To se bude rovnat 9 000. Protože hybnost je zachovaná. To si musíte pořád pamatovat. Hybnost se nezmění, pokud vnější síly nepůsobí na systém. Protože jsme viděli, že síla je změna hybnosti za čas. Když v něm nemáte žádnou sílu, nemáte žádnou změnu hybnosti. Takže to vyřešme. Podělíte obě strany tohoto 3 000 a dostanete novou rychlost, což je 3 metry za sekundu. A to celkem dává smysl. Máte poměrně lehké auto pohybující se rychlostí 9 metrů za sekundu a nehybné nákladní auto. Narazí do nákladního auta a pohybují se spolu. Kombinovaný objekt... A bude to na východ. Uděláme toho více později, ale předpokládejme, že kladná rychlost je východně. Pokud nějak skončíme se záporem, bylo by to na západ. Ale dává to smysl pokud máme lehký objekt a nehybný těžký objekt. A když lehký objekt narazí do nehybného těžkého objektu, kombinovaný objekt se bude pořád posouvat doprava, ale pohybuje se poměrně pomalejší rychlostí. Doufejme, že vám to dá trochu intuice pro hybnost, a že to nebyl moc matoucí příklad. V příštích pár videích, udělám více hybnostních příkladů a potom vás seznámím s hybnostnímí příklady ve 2D. Uvidíme se brzy.
video