የኢምፕል ሞመንተም ግጭቶች - ችግሮች እና መፍትሄዎች

የኢምፕል ሞመንተም ግጭቶች - ችግሮች እና መፍትሄዎች

1. ከታች ባለው ምስል ላይ እንደሚታየው 40 ግራም የጎማ ጥይት በአግድም ወደ ግድግዳው ተተኩሷል። ጥይቱ በተመሳሳይ ፍጥነት ይንጸባረቃል። የኳሱ የፍጥነት ለውጥ ምንድነው?

የሚታወቅ፦

ክብደት (ሜ) = 40 ግራም = 0.04 ኪ.ግ

የመጀመሪያ ፍጥነት (v _o ) = – 50 ሜ/ሰ

የመጨረሻ ፍጥነት (vt ₎ = 50 ሜ/ሰ

የኳሱ የመፈናቀል አቅጣጫ (የፍጥነት አቅጣጫ) ተቃራኒ ስለሆነ የመጀመሪያው ፍጥነት እና የመጨረሻው ፍጥነት ተቃራኒ ምልክቶች እንዲኖራቸው።

ተፈላጊ ፡ የኳሱ የሞመንተም ለውጥ

መፍትሔው

የፍጥነት ለውጥ፡

Δp = m (v _t – v _o ) = (0.04)(50 – (-50)) = (0.04)(50 + 50)

Δp = (0.04)(100) = 4 Ns

2. ከታች ባለው ስእል እንደሚታየው 75 ግራም የጎማ ኳስ ግድግዳውን ለመምታት በአግድም ይወረወራል። ኳሱ በተመሳሳይ ፍጥነት ይንጸባረቃል። ግፊት ምንድን ነው?

የሚታወቅ፦

የኳሱ ክብደት (ሜ) = 75 ግራም = 0.075 ኪ.ግ

የመጀመሪያ ፍጥነት (v _o ) = -20 ሜ/ሰ

የመጨረሻ ፍጥነት (vt ₎ = 20 ሜ/ሰ

የኳሱ የመፈናቀል አቅጣጫ (የፍጥነት አቅጣጫ) ተቃራኒ ስለሆነ የመጀመሪያው ፍጥነት እና የመጨረሻው ፍጥነት ተቃራኒ ምልክቶች እንዲኖራቸው።

ተፈላጊ ፡ ኢምፕልዝ

መፍትሔው

ኢምፕልዝ = የሞመንተም ለውጥ

እኔ = Δp

እኔ = m (v _t – v _o ) = 0.075 (20 – (-20)) = 0.075 (20 + 20) = 0.075 (40)

እኔ = 3 Ns = 3 ኒውተን ሰከንድ

ፍጹም የሆነ የመለጠጥ ግጭት

3. ሁለት ኳሶች፣ A እና B፣ በአግድም አውሮፕላን እርስ በእርሳቸው ይቀራረባሉ። የኳስ A፣ v _A ፍጥነት = 4 ሜ/ሰ እና የኳስ B ፍጥነት፣ v _B = 6 ሜ/ሰ። ግጭቱ ፍጹም የመለጠጥ ችሎታ አለው። ከግጭት በኋላ የነገር B ፍጥነት 4 ሜ/ሰ ነው። ከግጭት በኋላ የኳስ A ፍጥነት ስንት ነው።

የሚታወቅ፦

የኳሱ ክብደት A (ሜ)_A) = ሜትር

የኳሱ ክብደት B (m _B ) = m

የኳስ A ፍጥነት ከግጭት በፊት (v _A ) = 4 ሜ/ሰ

ከግጭቱ በፊት የኳስ B ፍጥነት (v _B ) = 6 ሜ/ሰ

ከግጭት በኋላ የኳስ B ፍጥነት (v _B ') = 4 ሜ/ሰ

ተፈላጊ፡- ከግጭት በኋላ የኳስ A ፍጥነት (v _A ')

መፍትሔው

የኳሶቹ ብዛት ተመሳሳይ ነው፣ ስለዚህም፦

የኳስ A ፍጥነት ከግጭት በፊት (v _A ) = ከግጭት በኋላ የኳስ B ፍጥነት (v _B ') = 4 ሜ/ሰ

ከግጭቱ በፊት የኳስ B ፍጥነት (v _B ) = ከግጭቱ በኋላ የኳስ A ፍጥነት (v _A ') = 6 ሜ/ሰ

በከፊል የተለጠፈ ግጭት

4. ከታች ባለው ስእል እንደሚታየው ተመሳሳይ ክብደት ያላቸው ሁለት ነገሮች እርስ በእርሳቸው በሚጠጋጉ ቀጥተኛ መስመር ይንቀሳቀሳሉ ። v ₂ የነገሩ 2 ፍጥነት ከሆነ፣ ከ5 ms ^-1 በስተቀኝ በኩል ካለው ግጭት በኋላ ፣ ከግጭቱ በኋላ የነገሩ (1) ፍጥነት …

የሚታወቅ፦

የነገሩ ክብደት = m

ከግጭቱ በፊት የነገር 1 ፍጥነት (v ₁ ) = 8 ሜ/ሰ

ከግጭቱ በፊት የነገር 2 ፍጥነት (v ₂ ) = 10 ሜ/ሰ

ከግጭት በኋላ የነገር 2 ፍጥነት (v ₂ ') = 5 ሜ/ሰ

የሚፈለግ ፡ ከግጭት በኋላ የነገር 1 ፍጥነት (v ₁ ')

መፍትሔው

m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ = m ₁ v ₁ '+ m ₂ v ₂ '

m (v ₁ + v ₂ ) = m (ቁ ₁ '+ v ₂ ')

v ₁ + v ₂ = v ₁ '+ v ₂ '

8 + 10 = v ₁ ' + 5

18 = v ₁ ' + 5

v ₁ ' = 18-5

v ₁ ' = 13 ሜ/ሰ

5. 4 ኪ.ግ ክብደት ያለው ነገር A እና 5 ኪ.ግ ክብደት ያለው ነገር B ከታች ባለው ስእል እንደሚታየው በአግድም አውሮፕላን እርስ በእርስ ይቀራረባሉ። ከግጭት በኋላ የኳስ A ፍጥነት = 4 ሜ/ሰ እና የኳስ B ፍጥነት = 2 ሜ/ሰ። ከግጭት በፊት የኳስ B ፍጥነት ስንት ነው።

የሚታወቅ፦

የነገር ክብደት A (ሜ)_A) = 4 ኪ.ግ

የነገር ክብደት ቢቢ (ሜቢ ₎ = 5 ኪ.ግ

ከግጭቱ በፊት የነገር A ፍጥነት (v _A ) = 6 ሜ/ሰ

ከግጭት በኋላ የነገር A ፍጥነት (v _A ') = 4 ሜ/ሰ

ከግጭት በኋላ የነገር B ፍጥነት (v _B ') = -2 ሜ/ሰ

የፕላስ እና የመቀነስ ምልክቶች ኳሶች ተቃራኒ አቅጣጫ እንዳላቸው ያመለክታሉ።

ተፈላጊ፡- ከግጭቱ በፊት የኳስ B ፍጥነት (v _B )

መፍትሔው

m _A v _A + m _B v _B = m _A v _A ' + m _B v _B '

(4)(6) + (5)(-2) = (4)(4) + (5)(v _B ')

24 – 10 = 16 + 5(v _B ')

14 – 16 = 5 (ቪ _ቢ ')

-2 = 5 (ቪቢ _' )

v _B ' = -2/5

v _B ' = -0.4

የመቀነስ ምልክት የሚያመለክተው ከግጭቱ በኋላ የኳሱ አቅጣጫ ከግጭቱ በፊት ከኳሱ አቅጣጫ ጋር ተቃራኒ መሆኑን ነው።

በፕላስቲክ ግጭቶች ውስጥ

6. ከታች ባለው ስእል እንደሚታየው 2-ኪ.ግ ኳስ እና 1-ኪ.ግ ኳስ በአግድም አውሮፕላን እርስ በእርስ ይገናኛሉ።

የኳስ 1፣ v ₁ = 2 ms ^-1 እና የኳስ 2፣ v ₂ = 4 ms ^-1 ፍጥነት ። ከግጭቱ በኋላ ሁለቱም አንድ ላይ ተጣብቀዋል። ከግጭቱ በኋላ ያለው ፍጥነት ስንት ነው?

የሚታወቅ፦

የኳሱ ክብደት 1 (ሜ)₁) = 2 ኪ.ግ

የኳሱ ክብደት 2 (ሜ ₂ ) = 1 ኪ.ግ

የኳስ 1 ፍጥነት ከግጭቱ በፊት (v ₁ ) = 2 ሜ/ሰ

የኳስ 2 ፍጥነት ከግጭቱ በፊት (v ₂ ) = -4 ሜ/ሰ

የኳሱ የመፈናቀል አቅጣጫ (የፍጥነት አቅጣጫ) ተቃራኒ ስለሆነ የኳስ 1 ፍጥነት እና የኳስ 2 ፍጥነት ተቃራኒ ምልክቶች እንዲኖራቸው።

ተፈላጊ ፡ ከግጭት በኋላ ያለው ፍጥነት (v')

መፍትሔው

m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ = (m ₁ + m ₂ ) v'

(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'

4 – 4 = (3) v'

0 = (3) v'

v' = 0

1. የ pulse-momentum ቲዎሪ ምንድን ነው?

መልስ ፡ የ pulse-momentum ቲዎሪ እንደሚገልጸው በአንድ ነገር ላይ የሚተገበረው pulse ከሞመንተሪ ለውጥ ጋር እኩል ነው። በሂሳብ፣ $Impulse=F\times \Delta t=\Delta p$ ፣ $F$ የሚተገበረው አማካይ ኃይል ሲሆን $\Delta t$ ኃይሉ የሚተገበርበት ጊዜ ሲሆን $\Delta p$ ደግሞ የሞመንተሪ ለውጥ ነው።

2. በግጭቶች ወቅት የሞመንተም ጥበቃ መርህ እንዴት ይተገበራል?

መልስ፡- በተገለለ ስርዓት (ምንም ውጫዊ ኃይሎች የሉም)፣ ከግጭት በፊት ያለው አጠቃላይ ሞመንተም ከግጭቱ በኋላ ካለው አጠቃላይ ሞመንተም ጋር እኩል ነው። ይህ ለሁለቱም የመለጠጥ እና የማይለሰልስ ግጭቶች እውነት ነው።

3. በመለጠጥ እና በኢንላስቲክ ግጭት መካከል ያለውን ልዩነት ለይ።

መልስ ፡ በመለጠጥ ግጭት ውስጥ፣ የሞመንተም እና የኪነቲክ ኃይል ሁለቱም ይጠበቃሉ። ይህ ማለት ከግጭቱ በፊት ያለው አጠቃላይ የኪነቲክ ኃይል ከግጭቱ በኋላ ካለው አጠቃላይ የኪነቲክ ኃይል ጋር እኩል ነው ማለት ነው። በኢላስቲክ ግጭት ውስጥ፣ ሞመንተም ቢጠበቅም፣ የኪነቲክ ኃይል የግድ አይጠበቅም፣ እና አንዳንዶቹ እንደ ሙቀት ወይም ድምጽ ያሉ ሌሎች የኃይል ዓይነቶች ሊለወጡ ይችላሉ።

4. አንድ ኳስ ከተወሰነ ከፍታ ሲወድቅ መውረድ የሚያቆመው ለምንድን ነው?

መልስ ፡ ኳሱ ከመሬት ጋር በግምት የመለጠጥ ግጭት ቢገጥመውም፣ ሁሉም የኪነቲክ ኃይሉ ወደ እምቅ ኃይል አይመለስም። አንዳንድ ጉልበት ወደ ሌሎች ቅርጾች ማለትም በኳሱ ውስጥ ሙቀት፣ ድምጽ እና ውስጣዊ መበላሸት ይጠፋሉ። በዚህም ምክንያት፣ በእያንዳንዱ ምት፣ ቁመቱ ኳሱ በመጨረሻ እስኪቆም ድረስ ይቀንሳል።

5. ግፊት ከፍጥነት ለውጥ ጋር እንዴት ይዛመዳል?

መልስ ፡ ኢምፕልዝ የአማካይ ኃይል ውጤት እና በአንድ ነገር ላይ የሚሠራበት ጊዜ ነው። የኢምፕል-ሞመንተም ቲዎሪም ከግምት ውስጥ በማስገባት፣ ኢምፕልሽን ከሞመንተም ለውጥ ጋር እኩል ነው። ቋሚ ክብደት ላለው ነገር፣ ሞመንተም ( $p)ክብደት$$($ m $)\times velocity(v)ነው።ስለዚህ፣የሞመንተም$ ለውጥ ወደ ፍጥነት ለውጥ ይተረጎማል $።$

6. ሁለቱም መኪኖች ሙሉ በሙሉ በሚቆሙበት የሁለት መኪና ግጭት፣ ሞመንተም አሁንም ተጠብቆ ይገኛል?

መልስ ፡ አዎ፣ ሞመንተሩ አሁንም ተጠብቆ ቆይቷል። ከግጭቱ በፊት የነበሩት ሁለቱ መኪኖች አጠቃላይ ሞመንተሪ ከግጭቱ በኋላ ካለው አጠቃላይ ሞመንተሪ ጋር እኩል ይሆናል። ሁለቱም መኪኖች ስለሚቆሙ፣ የየራሳቸው ሞመንተሪ ዜሮ ነው፣ ነገር ግን የተጣመረ ሞመንተሪያቸው አሁንም ከግጭቱ በፊት እንደነበረው ነው።

7. በመኪና ውስጥ የአየር ከረጢት የሚያደርሰው ግፊት በግጭት ወቅት በተሳፋሪ ላይ የሚደርሰውን ተጽእኖ እንዴት ይቀንሳል?

መልስ ፡ የአየር ከረጢት የተሳፋሪው ፍጥነት የሚቀንስበትን ጊዜ ይጨምራል። ጊዜውን በማራዘም፣ ተሳፋሪው የሚያገኘው አማካይ ኃይል (በ pulse-momentum theorem ምክንያት) ይቀንሳል፣ በዚህም የጉዳት አደጋን ይቀንሳል።

8. አትሌቶች ከከፍተኛ ከፍታ ሲወርዱ "ጥቅልል" የሚያደርጉት ለምንድን ነው?

መልስ ፡ አንድ አትሌት ሲያርፍ ሲንከባለል የጥቃቱን ቆይታ ይጨምራል። ይህ ረዘም ያለ ጊዜ በማረፊያው ወቅት የሚደርሰውን አማካይ ኃይል ይቀንሳል፣ ይህም የጉዳት አደጋን ይቀንሳል። በእውነተኛ ህይወት ውስጥ የ pulse-momentum ቲዎሪ አተገባበር ነው።

9. ሞመንተም ከኒውተን ሶስተኛ የእንቅስቃሴ ህግ ጋር እንዴት ይዛመዳል?

መልስ ፡ የኒውተን ሶስተኛ ህግ ለእያንዳንዱ እርምጃ እኩል እና ተቃራኒ ምላሽ እንደሚኖር ይደነግጋል። በግጭቶች ውስጥ አንድ ነገር በሁለተኛው ላይ አንድ ኃይል ያንቀሳቅሳል፣ ሁለተኛው ደግሞ በመጀመሪያው ላይ እኩል እና ተቃራኒ ኃይል ያንቀሳቅሳል። ይህ ማለት በአንድ ነገር የሚገጥመው የሞመንተም (ወይም የግፊት) ለውጥ በመጠን እና ከሌላው ነገር አቅጣጫ ጋር ተቃራኒ ሲሆን ይህም የሞመንተምን ጥበቃ ያረጋግጣል።

10. በግጭት ውስጥ የመከሰት አንግል የሚጋጩ ነገሮችን ፍጥነት እንዴት ይነካዋል?

መልስ፡- የመከሰት አንግል ከግጭት በኋላ የሚመጣውን የፍጥነት አቅጣጫ ሊወስን ይችላል። በሁለት-ልኬት ግጭቶች ውስጥ የሞመንተም ጥበቃ ለአግድም እና ለቋሚ ክፍሎች ለብቻው መተግበር አለበት። በግጭቱ አንግል እና በእቃዎቹ ባህሪያት ላይ በመመስረት፣ ይህ በተፈጠረው የፍጥነት አቅጣጫ እና መጠን ረገድ የተለያዩ ውጤቶችን ሊያስከትል ይችላል።

1. በ pulse እና momentum መካከል ያለው ግንኙነት ምንድን ነው?
   • መልስ፦ ኢምፕልዝ የአንድ ነገር የሞመንተም ለውጥ ነው። በሂሳብ አኳያ፣ ኢምፕልዝ የኃይል ውጤት እና የሚሠራበት ጊዜ ሲሆን፣ ከሞመንተም ለውጥ ጋር እኩል ነው።
2. የሞመንተም ጥበቃ ለግጭቶች እንዴት ይተገበራል?
   • መልስ፦ በተገለለ ስርዓት (ምንም አይነት የውጭ ኃይሎች በማይንቀሳቀሱበት)፣ ከግጭት በፊት ያለው አጠቃላይ ሞመንተም ከግጭቱ በኋላ ካለው አጠቃላይ ሞመንተም ጋር እኩል ነው። ይህ የሞመንተም ጥበቃ መርህ ነው።
3. በመለጠጥ እና በንዝረት ግጭቶች መካከል ያለውን ልዩነት መለየት።
   • መልስ፦ በመለጠጥ ግጭት ውስጥ፣ የሞመንተም እና የኪነቲክ ኃይል ይቆጠባሉ። በኢላስቲክ ግጭት ውስጥ፣ ሞመንተም የተጠበቀ ቢሆንም፣ የኪነቲክ ኃይል ግን አይደለም። ፍጹም ኢላስቲክ ግጭቶች ከግጭቱ በኋላ ነገሮች አንድ ላይ የሚጣበቁበት ንዑስ ስብስብ ናቸው።
4. የሚንፏቀቅ ኳስ ደጋግሞ ሲወድቅ ውሎ አድሮ መወርወር የሚያቆመው ለምንድን ነው?
   • መልስ፦ እንደ አየር መቋቋም እና የመበላሸት ኃይል ባሉ ምክንያቶች ምክንያት ምንም አይነት ግጭት ፍጹም የመለጠጥ ችሎታ የለውም። በእያንዳንዱ ምት፣ የኳሱ የኪነቲክ ኃይል ወደ ሌሎች ቅርጾች ይለወጣል፣ ለምሳሌ ሙቀት፣ ይህም እስኪቆም ድረስ ወደ ትናንሽ እና ትናንሽ ኳሶች ይመራል።
5. የአየር ከረጢት የሚሰጠው ግፊት በመኪና አደጋ ወቅት የመጉዳት እድልን እንዴት ይቀንሳል?
   • መልስ፦ የአየር ከረጢት የግጭቱን ጊዜ ይጨምራል። ይህን በማድረግ በተሳፋሪው ላይ የሚፈጠረውን አማካይ ኃይል ይቀንሳል፣ በዚህም የጉዳት አደጋን ይቀንሳል።
6. እጅዎን ሳይንቀሳቀስ ከመያዝ ይልቅ እንቁላሉን ሲይዙ እጅዎን በማንቀሳቀስ ጥሬ እንቁላልን መያዝ ቀላል የሆነው ለምንድነው?
   • መልስ፦ እጅዎን በእንቁላል እንቅስቃሴ በማንቀሳቀስ፣ የመወጋት ጊዜን ይጨምራሉ። ይህም በእንቁላል ላይ ያለውን አማካይ ኃይል ይቀንሳል፣ ይህም የመሰብሰብ እድሉን ይቀንሳል።
7. የካራቴ ባለሙያ እራሱ ሳይጎዳ በእጁ ሰሌዳ ወይም ጡብ እንዴት ይሰብራል?
   • መልስየካራቴ ባለሙያ በአጭር ጊዜ ውስጥ ትልቅ ግፊት ለማስተላለፍ ፈጣንና ትክክለኛ እንቅስቃሴን ይጠቀማል። የፍጥነት መለዋወጥ ፈጣን ቦርዱን ይሰብራል፣ ነገር ግን እጅ ጎጂ ኃይልን ለመምጠጥ በቂ ግንኙነት ውስጥ አይቆይም።
8. በከፍተኛ ፍጥነት ባለው ሀይዌይ መካከል እረፍት ማድረግ አደገኛ የሆነው ለምንድነው?
   • መልስ፦ በከፍተኛ ፍጥነት የሚጓዝ መኪና ከማይንቀሳቀስ ነገር (ወይም ሰው) ጋር ቢጋጭ፣ የሞመንተም ለውጥ (እና በዚህም ምክንያት የግፊት) በጣም አጭር ጊዜ ውስጥ ይከሰታል፣ ይህም ወደ በጣም ትልቅ ኃይሎች ይመራል። እነዚህ ትላልቅ ኃይሎች ከባድ ጉዳት ሊያስከትሉ ይችላሉ።
9. ሁለት ነገሮች ሲጋጩ፣ በሞመንተም ላይ የሚደረጉ ለውጦች ተመሳሳይ ቢሆኑም እንኳ አንዱ ከሌላው የበለጠ ኃይል ለምን ሊያጋጥመው ይችላል?
   • መልስ፦ በኒውተን ሶስተኛ ህግ ምክንያት የሞመንተም ለውጥ (እና በዚህም ምክንያት የግጭት ግፊት) ለሁለቱም ነገሮች ተመሳሳይ ቢሆንም፣ አንድ ነገር የሚያጋጥመው ኃይል የሚወሰነው የሞመንተም ለውጥ በምን ያህል ፍጥነት እንደሚከሰት ነው። አንድ ነገር አጭር የግጭት ጊዜ ካለው፣ የበለጠ ኃይል ያጋጥመዋል።
10. እንደ የቤዝቦል ጓንቶች ወይም የክሪኬት ፓዶች ያሉ አንዳንድ የስፖርት መሳሪያዎች ለምን ፓዲንግ አላቸው?

• መልስ፦ ፓዲንግ ግጭት (እንደ ኳስ መሳሪያውን እንደሚመታ) የሚከሰትበትን ጊዜ ይጨምራል። ይህም ግፊቱን ረዘም ላለ ጊዜ ያሰራጫል፣ ይህም አማካይ ኃይልን እና ሊከሰት የሚችል ጉዳትን ይቀንሳል።