من تأرجح البندول إلى كرة تتدحرج إلى أسفل التل ، يعتبر الزخم وسيلة مفيدة لحساب الخصائص الفيزيائية للأشياء. يمكنك حساب الزخم لكل جسم متحرك بكتلة محددة. بغض النظر عما إذا كان كوكبًا يدور حول الشمس أو تصادم الإلكترونات مع بعضها البعض بسرعات عالية ، فإن الزخم دائمًا هو ناتج كتلة الجسم وسرعته.
احسب الزخم
يمكنك حساب الزخم باستخدام المعادلة
ع = مف
حيث الزخمصيقاس بالكيلوغرام م / ث ، الكتلةمبالكيلوغرام والسرعةالخامسفي م / ث. تخبرك معادلة الزخم في الفيزياء أن الزخم هو متجه يشير إلى اتجاه سرعة الجسم. كلما زادت كتلة أو سرعة جسم متحرك ، زاد الزخم ، وتنطبق الصيغة على جميع مقاييس وأحجام الكائنات.
إذا كان الإلكترون (كتلته 9.1 × 10 −31 كجم) عند 2.18 × 106 م / ث ، الزخم هو نتاج هاتين القيمتين. يمكنك ضرب الكتلة 9.1 × 10 −31 كجم والسرعة 2.18 × 106 م / ث للحصول على الزخم 1.98 × 10 −24 كجم م / ث. يصف هذا زخم الإلكترون في نموذج بوهر لذرة الهيدروجين.
التغيير في الزخم
يمكنك أيضًا استخدام هذه الصيغة لحساب التغيير في الزخم. التغيير في الزخمص("دلتا p") يُعطى بالفرق بين الزخم عند نقطة ما والزخم عند نقطة أخرى. يمكنك كتابة هذا كـ
\ دلتا p = m_1v_1-m_2v_2
للكتلة والسرعة عند النقطة 1 والكتلة والسرعة عند النقطة 2 (المشار إليها بواسطة الأحرف السفلية).
يمكنك كتابة معادلات لوصف جسمين أو أكثر يتصادمان مع بعضهما البعض لتحديد كيفية تأثير التغيير في الزخم على كتلة أو سرعة الأجسام.
حفظ الزخم
بنفس الطريقة إلى حد كبير ، فإن ضرب الكرات في البلياردو ضد بعضها البعض ينقل الطاقة من كرة إلى أخرى ، والأجسام التي تصطدم مع بعضها البعض تنقل الزخم. وفقًا لقانون حفظ الزخم ، يتم الحفاظ على الزخم الكلي للنظام.
يمكنك إنشاء معادلة زخم إجمالية كمجموع العزم للأجسام قبل الاصطدام ، وتعيينها على أنها مساوية للزخم الكلي للكائنات بعد الاصطدام. يمكن استخدام هذا النهج لحل معظم المشاكل في الفيزياء التي تنطوي على تصادمات.
مثال الحفاظ على الزخم
عند التعامل مع مشكلات الحفاظ على الزخم ، فإنك تفكر في الحالات الأولية والنهائية لكل كائن في النظام. تصف الحالة الأولية حالات الكائنات قبل حدوث الاصطدام مباشرة ، والحالة النهائية بعد الاصطدام مباشرة.
إذا كانت السيارة 1500 كجم (A) تتحرك بسرعة 30 م / ث في +xاصطدمت بسيارة أخرى (ب) كتلتها 1500 كجم ، تتحرك 20 م / ث في -xالاتجاه ، حيث يتم الجمع بشكل أساسي عند الاصطدام والاستمرار في التحرك بعد ذلك كما لو كانوا كتلة واحدة ، فما سرعتهم بعد الاصطدام؟
باستخدام الحفاظ على الزخم ، يمكنك ضبط الزخم الإجمالي الأولي والنهائي للتصادم مع بعضهما البعضصتي = صتيFأوصأ + صب = صتف لزخم السيارة أ ،صأ وزخم السيارة B ،صب.أو بالكامل معممشترك كالكتلة الإجمالية للسيارات المدمجة بعد الاصطدام:
m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi} = m_ {Joint} v_f
أينالخامسF هي السرعة النهائية للسيارات المدمجة ، وترمز الأحرف "i" إلى السرعات الأولية. تستخدم −20 م / ث للسرعة الابتدائية للسيارة ب لأنها تتحرك في -xاتجاه. قسمة من خلالممشترك (والعكس للوضوح) يعطي:
v_f = \ frac {m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi}} {m_ {مجمعة}}
وأخيرًا استبدال القيم المعروفة مع ملاحظة ذلكممشترك هو ببساطةمأ + مبيعطي:
\ start {align} v_f & = \ frac {1500 \ text {kg} × 30 \ text {m / s} + 1500 \ text {kg} × -20 \ text {m / s}} {(1500 + 1500) \ text {kg}} \\ & = \ frac {45000 \ text {kg m / s} - 30000 \ text {kg m / s}} {3000 \ text {kg}} \\ & = 5 \ text {m /س} \ نهاية {محاذاة}
لاحظ أنه على الرغم من الكتل المتساوية ، فإن حقيقة أن السيارة A كانت تتحرك أسرع من السيارة B تعني أن الكتلة المجمعة بعد التصادم تستمر في التحرك فيxاتجاه.