ការប៉ះទង្គិចគ្នានៃកម្លាំងចលករនៃសន្ទុះលីនេអ៊ែរ

ការប៉ះទង្គិចគ្នានៃកម្លាំងចលករនៃសន្ទុះលីនេអ៊ែរ

១. សន្ទុះលីនេអ៊ែរ

១.១ និយមន័យនៃសន្ទុះលីនេអ៊ែរ

សន្ទុះ​លីនេអ៊ែរ​របស់​វត្ថុ​មួយ​ត្រូវ​បាន​កំណត់​ថា​ជា​លទ្ធផល​នៃ​ការ​គុណ​ម៉ាស់​របស់​វត្ថុ​ដោយ​ល្បឿន​របស់​វត្ថុ។

p = mv

ដែលជាកន្លែង:

p = សន្ទុះ, m = ម៉ាស (គីឡូក្រាម), v = ល្បឿន (ម៉ែត្រ/វិនាទី)

សន្ទុះលីនេអ៊ែរ ឬគ្រាន់តែសន្ទុះ គឺជាបរិមាណវ៉ិចទ័រ ដែលវាត្រូវបានទាញយកដោយការគុណវ៉ិចទ័រ (ល្បឿន) និងស្កាឡា (ម៉ាស)។ ដោយសារសន្ទុះជាបរិមាណវ៉ិចទ័រ វាមានទិសដៅ និងទំហំ។ សន្ទុះចែករំលែកទិសដៅជាមួយល្បឿន ឬចលនារបស់វត្ថុមួយ។

សន្ទុះ​គឺសមាមាត្រ​ទៅនឹង​ម៉ាស់ និងល្បឿន ព្រោះ​ម៉ាស់​កាន់តែធំ សន្ទុះ​កាន់តែធំ។ ដូចគ្នានេះដែរ ល្បឿន​កាន់តែធំ សន្ទុះ​កាន់តែធំ។ ឧបមាថាមានរថយន្តពីរ ឧទាហរណ៍ រថយន្ត A និង B។ ប្រសិនបើម៉ាស់របស់រថយន្ត A ធំជាងម៉ាស់របស់រថយន្ត B ហើយរថយន្តទាំងពីរផ្លាស់ទីក្នុងល្បឿនដូចគ្នា រថយន្ត A នឹងមានសន្ទុះធំជាងរថយន្ត B។ ដូចគ្នានេះដែរ ប្រសិនបើរថយន្ត A និង B មានម៉ាស់ដូចគ្នា ប៉ុន្តែរថយន្ត A ផ្លាស់ទីលឿនជាងរថយន្ត B សន្ទុះរបស់រថយន្ត A គឺធំជាងរថយន្ត B។

ប្រសិនបើវត្ថុដែលមានម៉ាស់មិនផ្លាស់ទី ឬនៅស្ងៀម (មានល្បឿនសូន្យ) សន្ទុះនៃវត្ថុគឺសូន្យ។

ឯកតា SI នៃសន្ទុះគឺ kg/m/s ដែលផ្សំឡើងពីឯកតាម៉ាស និងឯកតាល្បឿន។

១.២ ច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន

ពីមុន អ្នកបានរៀនច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន ដែលត្រូវបានចែងក្នុងសមីការ ΣF = ma ហើយពន្យល់ពីទំនាក់ទំនងរវាងកម្លាំងសុទ្ធ និងម៉ាស់ ក៏ដូចជាការបង្កើនល្បឿននៃវត្ថុមួយ។ កម្លាំងសុទ្ធធ្វើសកម្មភាពលើវត្ថុដែលមានម៉ាស់បង្កើតការបង្កើនល្បឿនដល់វត្ថុ។ លើកនេះ អ្នកនឹងត្រូវបានណែនាំអំពីទម្រង់មួយផ្សេងទៀតនៃច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន ដែលពន្យល់ពីទំនាក់ទំនងរវាងកម្លាំងសុទ្ធ និងការប្រែប្រួលនៃសន្ទុះនៃវត្ថុមួយ។

ប្រសិនបើកម្លាំងសុទ្ធធ្វើសកម្មភាពលើវត្ថុមួយដែលដំបូងឡើយនៅស្ងៀម វត្ថុនោះនឹងមានចលនា។ មុនពេលផ្លាស់ទី វត្ថុនោះមិនមានសន្ទុះទេ។ វត្ថុនោះមានសន្ទុះបន្ទាប់ពីចលនាត្រូវបានបង្ហាញ។ ម្យ៉ាងវិញទៀត កម្លាំងសុទ្ធដែលធ្វើសកម្មភាពលើវត្ថុនោះបណ្តាលឱ្យមានការផ្លាស់ប្តូរសន្ទុះរបស់វត្ថុសម្រាប់ចន្លោះពេលជាក់លាក់មួយ។ អត្រានៃការផ្លាស់ប្តូរសន្ទុះរបស់វត្ថុគឺស្មើនឹងកម្លាំងសុទ្ធដែលធ្វើសកម្មភាពលើវត្ថុ។

ដែលជាកន្លែងដែល:

ΣF = កម្លាំងសុទ្ធ (ញូតុន), Δt = ចន្លោះពេល (វិនាទី), Δp = m (v _t – v _o ) = ការប្រែប្រួលនៃសន្ទុះ (kg m/s)។

សមីការ 1.1 គឺជាទម្រង់មួយផ្សេងទៀតនៃច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន ដែលពន្យល់ពីទំនាក់ទំនងរវាងកម្លាំងសុទ្ធ និងអត្រានៃការប្រែប្រួលសន្ទុះរបស់វត្ថុមួយ ទាំងនៅពេលដែលម៉ាស់របស់វត្ថុថេរ ឬផ្លាស់ប្តូរ។

ដែលជាកន្លែងដែល:

ΣF = កម្លាំងសុទ្ធ (ញូតុន), m = ម៉ាស (គីឡូក្រាម), a = សំទុះ (ម៉ែត្រ/វិនាទី ² )

សមីការ 1.2 គឺជាសមីការច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន ដែលពន្យល់ពីទំនាក់ទំនងរវាងកម្លាំងសុទ្ធ និងការបង្កើនល្បឿនរបស់វត្ថុដែលមានម៉ាស់ថេរ។

២. កម្លាំងចលករ

២.១ និយមន័យនៃកម្លាំងរុញច្រាន

កម្លាំង​រុញច្រាន​ត្រូវ​បាន​កំណត់​ថា​ជា​លទ្ធផល​នៃ​ការ​គុណ​កម្លាំង ឬ​កម្លាំង​សុទ្ធ​ដោយ​ចន្លោះ​ពេល​វេលា។

ដែលជាកន្លែងដែល:

I = អ៊ីមភ្លុយអរ, ΣF = កម្លាំងសុទ្ធ (ញូតុន), Δt = ចន្លោះពេល (វិនាទី)។

២.២ ទ្រឹស្តីបទ​សន្ទុះ-កម្លាំង​ចលករ

ទ្រឹស្តីបទ​សន្ទុះ-អាំងតង់ស៊ីតេ​ត្រូវបានទទួលដោយការទាញយកសមីការពីសមីការ 1.1

ΣF Δt = Δp

I = Δp …………………….. សមីការ ១.៣

សមីការ 1.3 បង្ហាញថា កម្លាំងរុញច្រាន គឺស្មើនឹងការប្រែប្រួលនៃសន្ទុះ។

I = ΣF Δt

Δp = mv _t – mv _o = m (v _t – v _o )

ឧទាហរណ៍សំណួរទី 1៖

បាល់មួយដែលមានម៉ាស់ 1 គីឡូក្រាមត្រូវបានគប់ផ្ដេកក្នុងល្បឿន 2 ម៉ែត្រ/វិនាទី។ បន្ទាប់មក បាល់ត្រូវបានវាយក្នុងទិសដៅដូចគ្នានឹងទិសដៅដំបូង។ បាល់ត្រូវការពេល 1 វិនាទីដើម្បីប៉ះជាមួយអ្នកវាយ ហើយល្បឿននៃបាល់បន្ទាប់ពីចាកចេញពីអ្នកវាយគឺ 4 ម៉ែត្រ/វិនាទី។ តើកម្លាំងដែលអនុវត្តដោយអ្នកវាយទៅលើបាល់គឺជាអ្វី?

ស្គាល់៖

ម៉ាស់ (ម) = 1 គីឡូក្រាម, ល្បឿនដំបូង (v₂o ₎ = 2 ម៉ែត្រ/វិនាទី, ចន្លោះពេល (Δt) = 1 x 10 ^-3 វិនាទី, ល្បឿនចុងក្រោយ (v₂t ₎ = 4 ម៉ែត្រ/វិនាទី

ទិសដៅនៃចលនារបស់បាល់មិនផ្លាស់ប្តូរទេ ដូច្នេះល្បឿនដំបូង និងល្បឿនចុងក្រោយមានសញ្ញាសម្គាល់ដូចគ្នា។

ចង់បាន៖ កម្លាំង (F)

ដំណោះស្រាយ៖

ឧទាហរណ៍សំណួរទី 2៖

បាល់មួយដែលមានម៉ាស់ 1 គីឡូក្រាមត្រូវបានគប់ផ្ដេកទៅខាងស្តាំក្នុងល្បឿន 10 ម៉ែត្រ/វិនាទី។ បន្ទាប់ពីត្រូវវាយ បាល់នឹងផ្លាស់ទីទៅខាងឆ្វេងក្នុងល្បឿន 20 ម៉ែត្រ/វិនាទី។ ចូរកំណត់ថាកម្លាំងរុញច្រានកំពុងធ្វើសកម្មភាពលើបាល់។

ស្គាល់៖

ម៉ាស់ (ម.ម) = 1 គីឡូក្រាម

ល្បឿនដំបូង (v₂o ₎ = 10 ម៉ែត្រ/វិនាទី,

ល្បឿនចុងក្រោយ (v _t ) = -20 ម៉ែត្រ/វិនាទី

ទិសដៅនៃចលនារបស់បាល់ (ទិសដៅនៃល្បឿន) គឺផ្ទុយគ្នា ដូច្នេះល្បឿនដំបូង និងល្បឿនចុងក្រោយមានសញ្ញាខុសគ្នា។

ចង់បាន៖ Impulse (I)

ដំណោះស្រាយ៖

I = m (vt _– vo _o ) = 1 គីឡូក្រាម (-20 ម៉ែត្រ/វិនាទី – 10 ម៉ែត្រ/វិនាទី) = 1 គីឡូក្រាម (-30 ម៉ែត្រ/វិនាទី) = – 30 គីឡូក្រាម ម៉ែត្រ/វិនាទី

សញ្ញាអវិជ្ជមានបង្ហាញថាទិសដៅនៃកម្លាំងរុញច្រានគឺដូចគ្នានឹងទិសដៅនៃល្បឿនចុងក្រោយនៃបាល់ (ទៅខាងឆ្វេង)

ឧទាហរណ៍សំណួរទី ៤

សិស្សម្នាក់វាយបាល់ទះទម្ងន់ 0.1 គីឡូក្រាម ដែលដំបូងឡើយវាឈប់សម្រាក។ ដៃរបស់សិស្សបានប៉ះនឹងបាល់ទះរយៈពេល 0.01 វិនាទី។ បន្ទាប់ពីត្រូវវាយ បាល់ទះនោះផ្លាស់ទីក្នុងល្បឿន 2 ម៉ែត្រ/វិនាទី។

(ក) តើកម្លាំងដែលដៃសិស្សបញ្ចេញទៅលើបាល់ទះមានប៉ុន្មាន?

(ខ) ច្បាប់ទីបីរបស់ញូតុនចែងថា ប្រសិនបើសិស្សប្រើកម្លាំងលើបាល់ទះ បាល់ទះក៏នឹងប្រើកម្លាំងលើសិស្សដែរ។ តើកម្លាំងដែលបាល់ទះបញ្ចេញទៅលើដៃសិស្សមានទំហំប៉ុនណា?

(គ) ប្រសិនបើដៃរបស់សិស្សប៉ះនឹងបាល់ទះរយៈពេល 0.001 វិនាទី តើកម្លាំងដែលបាល់ទះបញ្ចេញទៅលើដៃរបស់សិស្សមានទំហំប៉ុនណា?

ស្គាល់៖

ម៉ាស់ (ម.ម) = 0.1 គីឡូក្រាម,

ចន្លោះពេល 1 (Δt1 ₎ = 0.01 វិនាទី = 1 x 10 ^-2 វិនាទី

ល្បឿនដំបូង (v₂o ₎ = 0

ល្បឿនចុងក្រោយ (v _t ) = 2 ម៉ែត្រ/វិនាទី

ចន្លោះពេល 2 (Δt2 ₎ = 0.001 វិនាទី = 1 x 10 ^-3 វិនាទី

ចង់បាន៖ កម្លាំង (F)

ដំណោះស្រាយ៖

(ក) កម្លាំងដែលដៃសិស្សបានប្រើទៅលើបាល់ទះសម្រាប់រយៈពេលប៉ះ 0.01 វិនាទីគឺ

(ខ) កម្លាំងដែលបាល់ទះបញ្ចេញទៅលើដៃសិស្សក្នុងរយៈពេលប៉ះគ្នា ០.០១ វិនាទី គឺ

ច្បាប់ទីបីរបស់ញូតុន៖ សកម្មភាព F = – ប្រតិកម្ម F

ទំហំនៃកម្លាំងដែលបាល់បញ្ចេញទៅលើដៃសិស្សគឺ 200 N

(គ) កម្លាំងដែលបាល់បញ្ចេញទៅលើដៃសិស្សសម្រាប់រយៈពេលប៉ះ 0.001 វិនាទីគឺ

ដោយផ្អែកលើលទ្ធផលដែលទទួលបាន អាចសន្និដ្ឋានបានថា កម្លាំងដែលបាល់បញ្ចេញទៅលើដៃសិស្សគឺធំជាងនៅពេលដែលពេលវេលាប៉ះខ្លីជាង។ កម្លាំងកាន់តែខ្លាំងបណ្តាលឱ្យដៃសិស្សឈឺចាប់កាន់តែខ្លាំង។ អ្នកអាចបញ្ជាក់រឿងនេះបាននៅពេលអ្នកលេងបាល់ទះ។ ពេលវេលាប៉ះដែលអ្នកនឹងទទួលនៅពេលអ្នកវាយបាល់ទះខ្លាំងជាងគឺខ្លីជាងពេលដែលអ្នកវាយបាល់ទន់ជាង។ ភាពខុសគ្នានៃពេលវេលាប៉ះធ្វើឱ្យដៃរបស់អ្នកមានអារម្មណ៍ឈឺចាប់កាន់តែខ្លាំងនៅពេលអ្នកវាយបាល់ខ្លាំងជាង។

1. តើ​សន្ទុះ​លីនេអ៊ែរ​ជា​អ្វី ហើយ​វា​ខុស​គ្នា​យ៉ាង​ដូចម្តេច​ពី​កម្លាំង?
   • ចម្លើយសន្ទុះ​លីនេអ៊ែរ ($p$) នៃវត្ថុមួយគឺជាផលគុណនៃម៉ាស់របស់វា ($m$) និងល្បឿនរបស់វា ($v$) ពោលគឺ $p=mv$ខណៈពេលដែលកម្លាំងទាក់ទងនឹងការប្រែប្រួលនៃសន្ទុះនៃវត្ថុមួយតាមពេលវេលា សន្ទុះខ្លួនឯងគឺជារង្វាស់នៃចលនារបស់វត្ថុមួយ និងទិសដៅអ្វី។
2. តើ​កម្លាំង​រុញច្រាន​ទាក់ទង​នឹង​ការ​ប្រែប្រួល​សន្ទុះ​នៃ​វត្ថុ​មួយ​យ៉ាង​ដូចម្តេច?
   • ចម្លើយកម្លាំងរុញច្រាន គឺជាផលគុណនៃកម្លាំងជាមធ្យមដែលបានអនុវត្តទៅលើវត្ថុមួយ និងរយៈពេលដែលវាត្រូវបានអនុវត្ត។ វាស្មើនឹងការប្រែប្រួលនៃសន្ទុះនៃវត្ថុ។ នៅក្នុងន័យគណិតវិទ្យា៖ Impulse=Δp=F_average​×Δt.
3. តើការអភិរក្សសន្ទុះមានន័យយ៉ាងណានៅក្នុងការប៉ះទង្គិចគ្នា?
   • ចម្លើយការអភិរក្សសន្ទុះ ចែងថា សន្ទុះសរុបនៃប្រព័ន្ធបិទជិតមុនពេលប៉ះទង្គិចគ្នា គឺស្មើនឹងសន្ទុះសរុបបន្ទាប់ពីការប៉ះទង្គិចគ្នា ដរាបណាគ្មានកម្លាំងខាងក្រៅធ្វើសកម្មភាពលើប្រព័ន្ធ។
4. បែងចែករវាងការប៉ះទង្គិចគ្នាបែបអេឡាស្ទិក និងអអេឡាស្ទិក។
   • ចម្លើយនៅក្នុងការប៉ះទង្គិចគ្នាបែបយឺត ទាំងសន្ទុះ និងថាមពលចលនាត្រូវបានអភិរក្ស។ វត្ថុ «លោត» ចេញពីគ្នាទៅវិញទៅមក។ នៅក្នុងការប៉ះទង្គិចគ្នាបែបអយឺត សន្ទុះត្រូវបានរក្សាទុក ប៉ុន្តែថាមពលចលនាមិនត្រូវបានអភិរក្សទេ។ វត្ថុអាចជាប់គ្នា ឬខូចទ្រង់ទ្រាយបន្ទាប់ពីការប៉ះទង្គិច។
5. តើ​វា​អាច​ទៅ​រួច​យ៉ាង​ដូចម្តេច​ដែល​កម្លាំង​តូច​មួយ​ដែល​ធ្វើ​សកម្មភាព​ក្នុង​រយៈពេល​យូរ​អាច​បង្កើត​ការ​ប្រែប្រួល​សន្ទុះ​ដូច​កម្លាំង​ធំ​ដែល​ធ្វើ​សកម្មភាព​ក្នុង​រយៈពេល​ខ្លី?
   • ចម្លើយដោយសារតែ​កម្លាំង​រុញច្រាន​ជា​ផលគុណ​នៃ​កម្លាំង និង​ពេលវេលា កម្លាំង​តូច​មួយ​ដែល​ធ្វើសកម្មភាព​ក្នុង​រយៈពេល​យូរ​ជាង​អាច​បង្កើត​កម្លាំង​រុញច្រាន​ដូចគ្នា (ហើយ​ដូច្នេះ​ការ​ប្រែប្រួល​សន្ទុះ​ដូចគ្នា) ដូច​កម្លាំង​ធំ​ជាង​ដែល​ធ្វើសកម្មភាព​ក្នុង​រយៈពេល​ខ្លី​ជាង។
6. ប្រសិនបើឡានបុកជញ្ជាំងហើយឈប់ តើសន្ទុះត្រូវបានរក្សាដែរឬទេ?
   • ចម្លើយចំពោះរថយន្តតែមួយមុខ សន្ទុះមិនត្រូវបានរក្សាទេ ព្រោះវាឈប់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅក្នុងប្រព័ន្ធធំទូលាយជាង (រួមទាំងផែនដី និងជញ្ជាំង) សន្ទុះត្រូវបានរក្សា។ សន្ទុះដែលផ្តល់ទៅឱ្យរថយន្តត្រូវបានផ្តល់ក្នុងលក្ខណៈស្មើគ្នា និងផ្ទុយពីផែនដី និងជញ្ជាំង ប៉ុន្តែដោយសារតែភាពខុសគ្នាយ៉ាងខ្លាំងនៃម៉ាស់ ការប្រែប្រួលល្បឿនរបស់ផែនដីគឺតូចណាស់ដែលមិនអាចកត់សម្គាល់បាន។
7. ហេតុអ្វីបានជាពោងសុវត្ថិភាពនៅក្នុងរថយន្តជួយកាត់បន្ថយរបួសក្នុងពេលប៉ះទង្គិចគ្នា?
   • ចម្លើយពោងសុវត្ថិភាពបង្កើនពេលវេលាដែលសន្ទុះរបស់មនុស្សម្នាក់ត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរនៅពេលដែលពួកគេឈប់ ដោយកាត់បន្ថយកម្លាំងជាមធ្យមក្នុងអំឡុងពេលប៉ះទង្គិចគ្នា។ ការថយចុះកម្លាំងនេះជួយកាត់បន្ថយរបួស។
8. ប្រសិនបើវត្ថុពីរដែលមានម៉ាស់ដូចគ្នាមានល្បឿនផ្ទុយគ្នាដែលមានទំហំស្មើគ្នា ហើយបុកគ្នាចំពីមុខ តើល្បឿនរួមរបស់វានឹងទៅជាយ៉ាងណាបន្ទាប់ពីការបុកគ្នា?
   • ចម្លើយដោយសន្មតថាមានការប៉ះទង្គិចគ្នាយឺត និងគ្មានកម្លាំងខាងក្រៅ វត្ថុនឹងលោតត្រឡប់មកវិញដោយល្បឿនដូចគ្នា ប៉ុន្តែក្នុងទិសដៅផ្ទុយ។ ប្រសិនបើការប៉ះទង្គិចគ្នាមិនយឺតឥតខ្ចោះ ពួកវានឹងជាប់គ្នា ហើយឈប់ ព្រោះម៉ូម៉ង់តារបស់ពួកវានឹងលុបចោលគ្នាទៅវិញទៅមក។
9. ហេតុអ្វីបានជាបាល់ដែលលោតនៅទីបំផុតឈប់ទោះបីជាវាស្ថិតនៅក្នុងកន្លែងទំនេរ (ដោយគ្មានការទប់ទល់ខ្យល់)?
   • ចម្លើយខណៈពេលដែលលំហអាកាសលុបបំបាត់ភាពធន់នៃខ្យល់ វាមិនការពារបាល់ពីការប៉ះទង្គិចគ្នាជាមួយដីដោយមិនបត់បែននោះទេ។ រាល់ពេលដែលបាល់លោត ថាមពលចលនាមួយចំនួនត្រូវបានបំប្លែងទៅជាទម្រង់ផ្សេងទៀត (ដូចជាសំឡេង ឬថាមពលខូចទ្រង់ទ្រាយ) ដែលបណ្តាលឱ្យបាល់លោតទាបជាងមុនជាមួយនឹងការលោតជាបន្តបន្ទាប់នីមួយៗរហូតដល់វាឈប់។
10. តើ​សន្ទុះ​អាច​ត្រូវ​បាន «លាក់» នៅក្នុង​ប្រព័ន្ធ​ដូចជា​វត្ថុ​ដែល​កំពុង​វិល​យ៉ាង​ដូចម្តេច?

• ចម្លើយខណៈពេលដែលសន្ទុះលីនេអ៊ែររក្សាចលនាត្រង់របស់វត្ថុ វត្ថុដែលបង្វិលមានសន្ទុះមុំ។ វត្ថុមួយអាចមានសន្ទុះលីនេអ៊ែរសូន្យ ប៉ុន្តែមានសន្ទុះមុំសំខាន់ប្រសិនបើវាកំពុងបង្វិល។ ឧទាហរណ៍ កំពូលវិលដែលឈប់នៅលើតុមិនមានសន្ទុះលីនេអ៊ែរទេ ប៉ុន្តែមានសន្ទុះមុំដោយសារតែការបង្វិលរបស់វា។