Kustībā esoši ķermeņi var sadurties savā starpā, iespējamas arī to sadursmes ar citiem objektiem. Šajās sadursmēs var mainīties ķermeņu ātrums, kustības virziens, kā arī ķermeņi var deformēties un pat sadalīties. Ķermeņu sadursmes raksturošanai ērti lietot fizikālu lielumu – impulsu p, kas ir ķermeņa masas m un ātruma v reizinājums (1. att.).

1.att. Par ķermeņa impulsu sauc ķermeņa masas un ātruma reizinājumu

Impulss ir vektoriāls lielums, proti, tam piemīt gan noteikta vērtība, gan virziens, kurā tas darbojas. Izmantojot impulsu, var novērtēt ķermeņu uzvedību dažādās sadursmēs. Piemēram, ja cenšamies ar āmuru iedzīt dēlī naglu, tad to ir vieglāk izdarīt, ja āmuram piešķir iespējami lielāku ātrumu pirms sitiena (2. att.).

 

2.att. Jo lielāks ir āmura ātrums pirms sitiena, jo vieglāk ir iedzīt naglu. Tas ir tādēļ, ka ķermenim ar lielāku ātrumu piemīt lielāks impulss

Lielāku impulsu var iegūt arī, pie nemainīga kustības ātruma palielinot masu. Tādēļ āmuram ar lielāku masu nav nepieciešams liels kustības ātrums, lai iedzītu naglu (3. att.).

 3. att. Ķermenim ar lielāku masu pie viena un tā paša kustības ātruma, piemīt lielāks impulss

Ja sadursmē piedalās vairāki kustībā esoši ķermeņi, tad noteicošais ir ķermeņu kopējais impulss, ko iegūst, vektoriāli saskaitot visus sadursmē iesaistīto ķermeņu impulsus (4. att.).

4.att. Ķermeņu kopējo impulsu iegūst, ja vektoriāli saskaita katra atsevišķā ķermeņa impulsus

Ja ķermeņu sistēma ir noslēgta, tad darbojas impulsa nezūdamības likums, kas nosaka to, ka noslēgtā sistēmā saglabājas ķermeņu kopējais impulss. Tieši impulsa nezūdamības likums padara impulsu par tik noderīgu lielumu, jo tas ļauj aprēķināt sadursmes iznākumu, neuztraucoties par tās, iespējams, sarežģīto gaitu (5. att.).

5.att. No Impulsa nezūdamības likuma izriet, ka noslēgtā sistēmā gan pirms ķermeņu sadursmes, gan pēc ķermņu sadursmes, gan arī ķermeņu sadursmes laikā kopējais impulss paliek nemainīgs

Sadursmēm var būt dažādi veidi:

1) elastīgas sadursmes

2) neelastīgas sadursmes

Par elastīgām sadursmēm sauc tādas, kurās darbojas tikai elastības spēki (6. att.). Elastīgās sadursmēs saglabājas ne tikai sistēmas kopējais impulss, bet arī kinētiskā enerģija, savukārt mainās sadursmē iesaistīto ķermeņu ātrumu virziens un lielums.

6.att. Basketbola bumba dribla laikā piedzīvo elastīgas sadursmes ar sporta zāles grīdu

Vēl viens piemērs elastīgām sadursmēm ir gaisā esošo molekulu sadursmes (7. att.). Ja šo molekulu sadursmes nebūtu elastīgas, tad molekulas pēc kāda laika zaudētu enerģiju un lokalizētos telpas apakšpusē, nevis piepildītu visu telpu.

7.att. Mums apkārt esošais gaiss sastāv no dažādu veidu molekulām, kas nemitīgi kustas un saduras. Šīs molekulu sadursmes ir elastīgas sadursmes

Neelastīgas sadursmes ir tādas, kurās nesaglabājas sistēmas pilnā kinētiskā enerģija, jo daļa enerģijas  pārtop siltumā vai iekšējā enerģijā (8. att.).

8.att. Hokejistu sadursmes ar laukuma bortiem vai savā starpā tiek raksturotas kā neelastīgas sadursmes. Attiecību nokārtošanai pēc sadursmes, izmantojot dūres vai nūjas, nav tiešas saistības ar neelastīgas sadursmes fiziku

Neelastīgas sadursmes ir neglābjami saistītas ar ķermeņu formas un struktūras deformācijām. Neelastīgu materiālu ķermeņiem pat nelielas neelastīgas sadursmes var beigties ar materiāla sagrāvi. (9. att.).

9.att. Saka, ka trauki plīst uz laimi, un varbūt tā arī ir, bet no fizikas viedokļa raugoties, trauki plīst tad, kad tie ir iesaistīti neelastīgā sadursmē

Sadursmes mijiedarbība parasti norisinās ļoti īsu laika sprīdi, un, jo īsāks ir šīs mijiedarbības laiks, jo lielāki mijiedarbības spēki rodas. Tas ir spēka impulsa, kas iesaistīts mijiedarbībā, dēļ. Par spēka impulsu sauc spēka un tā darbības laika reizinājumu (10. att.). Ja F ir spēks un ∆t spēka darbības laiks, tad F.∆t būs spēka impulss.

10. att. Lai atvērtu, piemēram, ievārījuma burku, mēs ar plaukstu noteiktu laika sprīdi pieliekam spēku, kas atbilst noteiktam spēka impulsam. Šis spēka impulss ir vienāds ar vāciņa impulsa izmaiņu, kas pie noteiktas robežas ir pietiekama, lai vāciņu atskrūvētu

Attēlojot sadursmes mijiedarbībā radušos spēka lielumu grafiski (11. att.), var redzēt, ka tas strauji pieaug un pēc tam tikpat strauji samazinās. Laukums zem līknes ir vienāds ar spēka impulsu.

11.att. Šeit grafiski attēlots, kā secīgi mainās spēks futbola bumbas spēriena laikā. Iekrāsotais laukums zem līknes atbilst spēka impulsam

Automašīnas tiek aprīkotas ar drošības jostām tādēļ, lai avārijas laikā tiktu palielināts sadursmes laiks un samazināts spēks, kad darbojas uz automašīnā esošajiem cilvēkiem. 12. att. redzams, ka spēka impulss avārijas laikā ar un bez drošības jostas ir aptuveni vienāds, tomēr atšķiras maksimālais trieciena spēks, ko saņem kāda cilvēka ķermeņa daļa.

 

12.att. Grafikā attēlotie sarkanie pīķi ir labs arguments, lai automašīnā lietotu drošības jostu

 

Pārbaudi savas zināšanas un aizpildi testu ŠEIT!

Hokeja spēlētājs raidīja ripu ar sākuma paātrinājumu a pāri visam laukumam. Ripa noslīdēja attālumu l, līdz atsitās pret laukuma malu. Cik lielu darbu veica smaguma spēks, kas darbojās uz hokeja ripu? 

A = m * g * l
A= m * a * l
A= - m * g * l
A = 0