ສູດໂມເມນຕຳ
ໂມເມນຕຳ ແມ່ນແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານໃນຟີຊິກສາດທີ່ອະທິບາຍເຖິງການເຄື່ອນທີ່ຂອງວັດຖຸ ແລະ ວິທີທີ່ມັນພົວພັນກັບສະພາບແວດລ້ອມຂອງມັນ. ໂມເມນຕຳ ມັກຖືກນິຍາມວ່າເປັນມາດຕະການທີ່ວ່າມັນຍາກທີ່ຈະຢຸດວັດຖຸທີ່ເຄື່ອນທີ່. ບົດຄວາມນີ້ຈະທົບທວນຄືນຄຳນິຍາມຂອງໂມເມນຕຳ, ສູດພື້ນຖານສຳລັບໂມເມນຕຳ, ຫຼັກການອະນຸລັກໂມເມນຕຳ, ແລະ ການນຳໃຊ້ແນວຄວາມຄິດຕ່າງໆໃນຊີວິດປະຈຳວັນ.
ເຂົ້າໃຈເຖິງຈັງຫວະ
ໂມເມນຕຳ ແມ່ນປະລິມານເວັກເຕີທີ່ໄດ້ມາຈາກຜົນຄູນຂອງມວນສານ ແລະ ຄວາມໄວຂອງວັດຖຸ. ໃນສັນຍາລັກທາງຄະນິດສາດ, ໂມເມນຕຳ (\( \mathbf{p} \)) ສະແດງອອກເປັນ:
\[ \mathbf{p} = m \mathbf{v} \]
ຢູ່ໃສ:
- \( \mathbf{p} \) ແມ່ນ ໂມເມນຕຳ (ກິໂລກຣາມ ແມັດຕໍ່ວິນາທີ, kg·m/s),
– \( m \) ແມ່ນ ມວນສານຂອງວັດຖຸ (ກິໂລກຣາມ, ກິໂລກຣາມ),
- \( \mathbf{v} \) ແມ່ນຄວາມໄວຂອງວັດຖຸ (ແມັດຕໍ່ວິນາທີ, m/s).
ໂມເມນຕຳມີທິດທາງດຽວກັນກັບຄວາມໄວຂອງວັດຖຸ. ວັດຖຸທີ່ເຄື່ອນທີ່ໄວກວ່າ ຫຼື ມີມວນຫຼາຍກວ່າຈະມີໂມເມນຕຳຫຼາຍກວ່າ.
ສູດໂມເມນຕຳພື້ນຖານ
ເພື່ອເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດຂອງແຮງກະຕຸ້ນໃຫ້ດີຂຶ້ນ, ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ຈະຕ້ອງເບິ່ງຕົວຢ່າງ ແລະ ການນຳໃຊ້ສູດແຮງກະຕຸ້ນພື້ນຖານ. ພິຈາລະນາວັດຖຸສອງອັນທີ່ເຄື່ອນທີ່ໄປໃນທິດທາງດຽວກັນ ຫຼື ກົງກັນຂ້າມ. ແຮງກະຕຸ້ນທັງໝົດຂອງລະບົບສອງວັດຖຸແມ່ນຜົນລວມຂອງແຮງກະຕຸ້ນສ່ວນບຸກຄົນຂອງແຕ່ລະວັດຖຸ:
\[ \mathbf{p}_{\text{ທັງໝົດ}} = \mathbf{p}_1 + \mathbf{p}_2 \]
ບ່ອນທີ່ \( \mathbf{p}_1 \) ແລະ \( \mathbf{p}_2 \) ແມ່ນໂມເມນຕຳຂອງແຕ່ລະວັດຖຸ.
ຫຼັກການອະນຸລັກໂມເມນຕຳ
ຫຼັກການອະນຸລັກແຮງກະຕຸ້ນລະບຸວ່າ ຖ້າບໍ່ມີແຮງພາຍນອກມາກະທົບກັບລະບົບ, ແຮງກະຕຸ້ນທັງໝົດຂອງລະບົບຈະຄົງທີ່. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າໃນລະບົບປິດ, ແຮງກະຕຸ້ນກ່ອນເຫດການຈະຄືກັນກັບແຮງກະຕຸ້ນຫຼັງຈາກເຫດການນັ້ນ. ໃນທາງຄະນິດສາດ, ຫຼັກການນີ້ຖືກລະບຸດັ່ງນີ້:
\[ \mathbf{p}_{\text{ກ່ອນ}} = \mathbf{p}_{\text{ຫຼັງ}} \]
ຫຼັກການອະນຸລັກແຮງຂັບເຄື່ອນແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍໃນການວິເຄາະການປະທະ ແລະ ການລະເບີດ.
ການປະທະກັນແບບຍືດหยุ่น ແລະ ບໍ່ຍືດหยุ่น
ໃນຟີຊິກສາດ, ການປະທະສາມາດຈັດປະເພດໄດ້ເປັນສອງປະເພດຫຼັກຄື: ການປະທະທີ່ຍືດຫຍຸ່ນໄດ້ ແລະ ການປະທະທີ່ບໍ່ຍືດຫຍຸ່ນໄດ້.
1. ການປະທະກັນແບບຍືດหยุ่น
ໃນການປະທະກັນແບບຍືດหยุ่น, ພະລັງງານຈົນທັງໝົດຂອງລະບົບກ່ອນ ແລະ ຫຼັງການປະທະຍັງຄົງທີ່, ນອກຈາກການອະນຸລັກໂມເມນຕຳ. ຕົວຢ່າງງ່າຍໆຂອງການປະທະກັນແບບຍືດหยุ่นແມ່ນການປະທະກັນຂອງລູກບິນລຽດສອງລູກທີ່ປະທະກັນ. ໃນກໍລະນີນີ້:
\[ m_1 \mathbf{v}_1 + m_2 \mathbf{v}_2 = m_1 \mathbf{v}_1′ + m_2 \mathbf{v}_2′ \]
\[ \frac{1}{2} m_1 \mathbf{v}_1^2 + \frac{1}{2} m_2 \mathbf{v}_2^2 = \frac{1}{2} m_1 \mathbf{v}_1'^2 + \frac{1}{2} m_2 \mathbf{v}_2'^2 \]
ບ່ອນທີ່ \( \mathbf{v}_1 \) ແລະ \( \mathbf{v}_2 \) ແມ່ນຄວາມໄວຂອງວັດຖຸກ່ອນການປະທະ, ແລະ \( \mathbf{v}_1′ \) ແລະ \( \mathbf{v}_2′ \) ແມ່ນຄວາມໄວຂອງວັດຖຸຫຼັງຈາກການປະທະ.
2. ການປະທະທີ່ບໍ່ຍືດຫຍຸ່ນ
ໃນການປະທະທີ່ບໍ່ຍືດຫຍຸ່ນ, ພະລັງງານຈົນທັງໝົດຈະບໍ່ຖືກຮັກສາໄວ້, ເຖິງແມ່ນວ່າໂມເມນຕຳທັງໝົດຍັງຄົງຖືກຮັກສາໄວ້. ພະລັງງານທີ່ສູນເສຍໄປມັກຈະຖືກປ່ຽນເປັນຮູບແບບອື່ນ, ເຊັ່ນ: ຄວາມຮ້ອນ, ສຽງ, ຫຼື ການຜິດຮູບຖາວອນ. ໃນກໍລະນີຂອງການປະທະທີ່ບໍ່ຍືດຫຍຸ່ນຢ່າງສົມບູນ, ວັດຖຸສອງອັນທີ່ປະທະກັນຈະເຄື່ອນທີ່ເຂົ້າກັນຫຼັງຈາກການປະທະ. ສູດແມ່ນ:
\[ m_1 \mathbf{v}_1 + m_2 \mathbf{v}_2 = (m_1 + m_2) \mathbf{v}' \]
ບ່ອນທີ່ \( \mathbf{v}' \) ແມ່ນຄວາມໄວລວມຂອງວັດຖຸທັງສອງຫຼັງຈາກການປະທະກັນ.
ການນຳໃຊ້ໂມເມນຕຳໃນຊີວິດປະຈຳວັນ
ແນວຄວາມຄິດຂອງແຮງກະຕຸ້ນບໍ່ພຽງແຕ່ມີຄວາມສຳຄັນໃນຟີຊິກທິດສະດີເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງມີການນຳໃຊ້ຕົວຈິງຫຼາຍຢ່າງໃນຊີວິດປະຈຳວັນ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີທີ່ທັນສະໄໝ.
1. ຍານພາຫະນະທີ່ມີເຄື່ອງຈັກ
ໂມເມນຕຳເປັນປັດໄຈສຳຄັນໃນການອອກແບບ ແລະ ການເຮັດວຽກຂອງຍານພາຫະນະ. ຕົວຢ່າງ, ໃນອຸບັດຕິເຫດລົດ, ຫຼັກການອະນຸລັກໂມເມນຕຳແມ່ນໃຊ້ເພື່ອວິເຄາະແຮງກະທົບ ແລະ ຄວາມເສຍຫາຍທີ່ເກີດຂຶ້ນ. ລະບົບເບຣກຍັງຖືກອອກແບບມາເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນໂມເມນຕຳຂອງຍານພາຫະນະຢ່າງປອດໄພ ແລະ ມີປະສິດທິພາບ.
2. ການປ່ອຍຈະຫຼວດ
ໃນການຍິງຈະຫຼວດ, ຫຼັກການອະນຸລັກແຮງກະຕຸ້ນແມ່ນໃຊ້ເພື່ອອະທິບາຍວ່າຈະຫຼວດສາມາດເຄື່ອນທີ່ຜ່ານອະວະກາດໄດ້ແນວໃດ. ເມື່ອຈະຫຼວດປ່ອຍອາຍແກັສອອກໄປທາງຫຼັງດ້ວຍຄວາມໄວສູງ, ແຮງກະຕຸ້ນຂອງອາຍແກັສທີ່ຖືກປ່ອຍອອກມາຈະສ້າງແຮງດັນທີ່ຊຸກຍູ້ຈະຫຼວດໄປຂ້າງໜ້າ.
3. ໂອລາລາກາ
ກິລາຫຼາຍຢ່າງກ່ຽວຂ້ອງກັບແນວຄິດຂອງແຮງກະຕຸ້ນ. ຕົວຢ່າງ, ໃນການຕີມວຍ, ການຕີທີ່ມີພະລັງຕ້ອງການການປະສົມປະສານຂອງມວນສານ ແລະ ຄວາມໄວຂອງມື. ໃນກິລາບານເຕະ, ການເຕະທີ່ມີປະສິດທິພາບຕ້ອງການການໂອນແຮງກະຕຸ້ນຈາກຕີນຂອງຜູ້ຫຼິ້ນໄປຫາລູກບານ.
4. ນັກຟີຊິກທົດລອງ
ໃນການທົດລອງທາງຟີຊິກ, ໂມເມນຕຳຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສຶກສາຄຸນສົມບັດຂອງອະນຸພາກຍ່ອຍອະຕອມ. ໃນເຄື່ອງເລັ່ງອະນຸພາກ, ເຊັ່ນ: ເຄື່ອງປະທະຮາດຣອນຂະໜາດໃຫຍ່ (LHC), ອະນຸພາກຈະຖືກເລັ່ງໃຫ້ມີຄວາມໄວສູງຫຼາຍກ່ອນທີ່ຈະປະທະກັນ, ຊ່ວຍໃຫ້ນັກຟີຊິກສາມາດສຶກສາອະນຸພາກທີ່ເກີດຈາກການປະທະກັນ.
ໂມເມນຕຳມຸມ
ນອກເໜືອໄປຈາກໂມເມນຕຳເສັ້ນຊື່ແລ້ວ, ຍັງມີແນວຄິດຂອງໂມເມນຕຳມຸມ (\( \mathbf{L} \)), ເຊິ່ງອະທິບາຍເຖິງການເຄື່ອນທີ່ໝູນວຽນຂອງວັດຖຸ. ໂມເມນຕຳມຸມຖືກນິຍາມວ່າເປັນຜົນຄູນຂອງເວັກເຕີຕຳແໜ່ງ (\( \mathbf{r} \)) ແລະ ໂມເມນຕຳເສັ້ນຊື່ (\( \mathbf{p} \)):
\[ \mathbf{L} = \mathbf{r} \ຄູນ \mathbf{p} \]
ຢູ່ໃສ:
– \( \mathbf{L} \) ແມ່ນ ໂມເມນຕຳມຸມ (ກິໂລກຣາມແມັດກຳລັງສອງຕໍ່ວິນາທີ, kg·m²/s),
– \( \mathbf{r} \) ແມ່ນເວັກເຕີຕຳແໜ່ງຈາກຈຸດໝູນໄປຫາຈຸດທີ່ແຮງກະທຳ (ແມັດ, m),
-\( \times \) ເປັນການດຳເນີນການຄູນຂ້າມ.
ຫຼັກການອະນຸລັກໂມເມນຕຳມຸມຍັງໃຊ້ໄດ້ເຊັ່ນກັນ, ເຊິ່ງລະບຸວ່າຖ້າບໍ່ມີແຮງບິດພາຍນອກມາກະທົບກັບລະບົບ, ໂມເມນຕຳມຸມທັງໝົດຂອງລະບົບຈະຄົງທີ່.
ສະຫຼຸບ
ໂມເມນຕຳ ເປັນແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານໃນຟີຊິກທີ່ວັດແທກການເຄື່ອນທີ່ຂອງວັດຖຸ ແລະ ວິທີທີ່ມັນພົວພັນກັບສະພາບແວດລ້ອມຂອງມັນ. ສູດໂມເມນຕຳພື້ນຖານ, \( \mathbf{p} = m \mathbf{v} \), ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາສາມາດຄິດໄລ່ໂມເມນຕຳຂອງວັດຖຸໂດຍອີງໃສ່ມວນສານ ແລະ ຄວາມໄວຂອງມັນ. ຫຼັກການອະນຸລັກໂມເມນຕຳ, ເຊິ່ງລະບຸວ່າໂມເມນຕຳທັງໝົດຂອງລະບົບຍັງຄົງທີ່ໃນເວລາທີ່ບໍ່ມີແຮງພາຍນອກ, ເປັນເຄື່ອງມືທີ່ສຳຄັນໃນການວິເຄາະການປະທະ ແລະ ການພົວພັນອື່ນໆ.
ແນວຄວາມຄິດຂອງແຮງກະຕຸ້ນມີການນຳໃຊ້ຕົວຈິງຫຼາຍຢ່າງໃນຊີວິດປະຈຳວັນ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີ, ຕັ້ງແຕ່ການອອກແບບຍານພາຫະນະ ແລະ ລະບົບເບຣກ, ຈົນເຖິງການປ່ອຍຈະຫຼວດ, ການວິເຄາະໃນການທົດລອງກິລາ ແລະ ຟີຊິກ. ນອກເໜືອໄປຈາກແຮງກະຕຸ້ນເສັ້ນຊື່, ແຮງກະຕຸ້ນມຸມຍັງມີຄວາມສຳຄັນໃນການອະທິບາຍການເຄື່ອນທີ່ໝູນວຽນ. ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ເລິກເຊິ່ງກວ່າກ່ຽວກັບແຮງກະຕຸ້ນ ແລະ ການນຳໃຊ້ຂອງມັນຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາສາມາດພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີໃໝ່ ແລະ ເຂົ້າໃຈຈັກກະວານໄດ້ເລິກເຊິ່ງກວ່າ.
