Från svängning av en pendel till en boll som rullar nerför en kulle fungerar momentum som ett användbart sätt att beräkna objektens fysiska egenskaper. Du kan beräkna fart för varje objekt i rörelse med en definierad massa. Oavsett om det är en planet i omloppsbana runt solen eller elektroner som kolliderar med varandra i höga hastigheter, är drivkraften alltid produkten av objektets massa och hastighet.
Beräkna momentum
Du beräknar momentum med hjälp av ekvationen
p = mv
där fartsidmäts i kg m / s, massami kg och hastighetvi m / s. Denna ekvation för momentum i fysik berättar att momentum är en vektor som pekar i riktning mot ett objekts hastighet. Ju större massa eller hastighet för ett objekt i rörelse är, desto större blir momentum, och formeln gäller alla skalor och storlekar på objekt.
Om en elektron (med en massa av 9,1 × 10 −31 kg) rörde sig vid 2,18 × 106 m / s, momentum är produkten av dessa två värden. Du kan multiplicera massan 9,1 × 10 −31 kg och hastigheten 2,18 × 106 m / s för att få fart 1,98 × 10
Förändring i Momentum
Du kan också använda denna formel för att beräkna förändringen i momentum. Förändringen i fartΔp("delta p") ges av skillnaden mellan momentum vid en punkt och momentum vid en annan punkt. Du kan skriva detta som
\ Delta p = m_1v_1-m_2v_2
för massan och hastigheten vid punkt 1 och massan och hastigheten vid punkt 2 (indikeras av prenumerationerna).
Du kan skriva ekvationer för att beskriva två eller flera objekt som kolliderar med varandra för att bestämma hur förändringen i momentum påverkar objektens massa eller hastighet.
Bevarandet av momentum
På ungefär samma sätt överför energi genom att slå bollar i pool mot varandra energi från en boll till en annan, föremål som kolliderar med varandra överför fart. Enligt lagen om bevarande av momentum bevaras systemets totala momentum.
Du kan skapa en total momentumformel som summan av momentan för objekten före kollisionen och ställa in denna som lika med objektets totala momentum efter kollisionen. Detta tillvägagångssätt kan användas för att lösa de flesta fysikproblem som involverar kollisioner.
Bevarande av momentumsexempel
När du hanterar bevarande av momentumproblem överväger du de ursprungliga och slutliga tillstånden för vart och ett av objekten i systemet. Det initiala tillståndet beskriver tillstånden för objekten strax innan kollisionen inträffar, och det slutliga tillståndet, direkt efter kollisionen.
Om en 1500 kg bil (A) med rörelse vid 30 m / s i +xriktning kraschade in i en annan bil (B) med en massa på 1 500 kg och rörde sig 20 m / s i -xriktning, som i huvudsak kombinerar vid slag och fortsätter att röra sig efteråt som om de vore en enda massa, vad skulle deras hastighet vara efter kollisionen?
Med bevarande av momentum kan du ställa in den initiala och sista totala momentum för kollisionen lika med varandra somsidTi = sidTfellersidA + sidB = sidTf för fart A i bil A,sidA och fart B,sidB.Eller helt, medmkombinerad som den totala massan av de kombinerade bilarna efter kollisionen:
m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi} = m_ {kombinerad} v_f
Varvf är sluthastigheten för de kombinerade bilarna, och "i" -prenumerationerna står för initialhastigheter. Du använder −20 m / s till för att börja hastigheten på bil B eftersom den rör sig i -xriktning. Dela upp medmkombinerad (och vända för tydlighetens skull) ger:
v_f = \ frac {m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi}} {m_ {kombinerad}}
Och slutligen ersätter de kända värdena och noterar detmkombinerad är helt enkeltmA + mB, ger:
\ begin {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 / s} \ slut {justerad}
Observera att det faktum att bil A rörde sig snabbare än bil B trots lika massor innebär att den kombinerade massan efter kollisionen fortsätter att röra sig i +xriktning.
