Raikipohy momba ny hery manosika amin'ny fifandonana
Pengantar
Ny hery manosika sy ny hery manosika dia foto-kevitra fototra amin'ny fizika izay tena ilaina amin'ny fahatakarana trangan-javatra isan-karazany, indrindra fa ireo mifandraika amin'ny fifandonana. Ato amin'ity lahatsoratra ity, dia hiresaka momba ny famaritana, ny raikipohy ary ny fitsipika mifandraika amin'ny hery manosika, ny hery manosika ary ny fifandonana isika. Hodinihintsika ihany koa ny ohatra amin'ny kajy sy ny fampiharana azo ampiharina amin'ireo foto-kevitra ireo.
Famaritana ny Impulse sy ny Momentum
vahana
Ny momentum (\(p\)) dia fandrefesana ny habetsaky ny fihetsehan'ny zavatra iray. Ny momentum dia habe vector izay miankina amin'ny lanja sy ny hafainganam-pandehan'ny zavatra iray. Amin'ny matematika, ny momentum dia faritana toy izao:
\[ p = mv \]
Aiza:
– \( p \) dia ny hery mihetsika (kg m/s),
– \( m \) dia ny lanjan'ny zavatra (kg),
– Ny \( v \) dia ny hafainganam-pandehan'ny zavatra (m/s).
Ny hery manosika dia manondro ny fahasarotan'ny fampijanonana zavatra mihetsika. Arakaraka ny maha-lehibe ny lanja na ny hafainganam-pandehan'ny zavatra iray no maha-lehibe ny hery manosika azy.
hanin-kotrana
Ny impulse (\(I\)) dia ny fiovan'ny momentum vokarin'ny hery miasa amin'ny zavatra iray mandritra ny fe-potoana voafaritra. Ny impulse koa dia habaka vector ary faritana ho:
\[ I = F \Delta t \]
Aiza:
– \( I \) dia ny impulse (N s na kg m/s),
– Ny hery miasa amin'ilay zavatra (N) dia ny \( F \),
– \( \Delta t \) dia ny elanelam-potoana iasan'ny hery (s).
Mitovy amin'ny fiovan'ny momentum-n'ny zavatra ny impulse:
\[ I = \Delta p = p_f – p_i \]
Aiza:
– \( \Delta p \) dia ny fiovan'ny momentum (kg m/s),
– \( p_f \) no hery farany (kg m/s),
– \( p_i \) no hery voalohany (kg m/s).
fifandonan'ny planeta
Ny fifandonana dia fifandraisana izay ifandimbiasan'ny hery roa na maromaro. Azo sokajiana ho karazany roa lehibe ny fifandonana: fifandonana elastika sy fifandonana tsy elastika.
Fifandonana elastika
Amin'ny fifandonana elastika, ny angovo kinetika manontolon'ny rafitra alohan'ny sy aorian'ny fifandonana dia mijanona ho mitovy. Midika izany fa tsy misy angovo kinetika very amin'ny maha-hafanana, feo, na fiovaovan'ny endrika maharitra. Mihatra amin'ny fifandonana elastika ny lalàn'ny fiarovana ny hery sy ny fiarovana ny angovo kinetika.
Fifandonana tsy elastika
Ao anatin'ny fifandonana tsy elastika, ny ampahany amin'ny angovo kinetika ao amin'ny rafitra dia very ho angovo hafa (ohatra, hafanana, feo, na fiovaovan'ny endriky ny zavatra). Na dia mbola mihatra aza ny lalàn'ny fiarovana ny hery, dia tsy voatahiry ny angovo kinetika manontolo.
Raikipohy manan-danja
Fitehirizana ny hery
Ny lalàn'ny fiarovana ny hery dia milaza fa ny hery manontolon'ny rafitra alohan'ny fifandonana dia mitovy amin'ny hery manontolon'ny rafitra aorian'ny fifandonana, raha mbola tsy misy hery ivelany miasa amin'ny rafitra:
\[ m_1 v__{1i} + m_2 v_{2i} = m_1 v_{1f} + m_2 v_{2f} \]
Aiza:
– Ny \( m_1 \) sy \( m_2 \) dia ny lanjan'ny zavatra 1 sy ny zavatra 2 (kg),
– Ny \( v_{1i} \) sy \( v_{2i} \) dia ny hafainganam-pandehan'ny zavatra 1 sy ny zavatra 2 (m/s),
– Ny \( v_{1f} \) sy \( v_{2f} \) dia ny hafainganam-pandehan'ny zavatra 1 sy ny zavatra 2 (m/s).
Fitsitsiana ny Angovo Kinetika (ho an'ny Fifandonana Elastika)
Ho an'ny fifandonana elastika, ny angovo kinetika manontolo an'ny rafitra taloha sy taorian'ny fifandonana dia mijanona ho tsy miova:
\[ \frac{1}{2} m_1 v_{1i}^2 + \frac{1}{2} m_2 v_{2i}^2 = \frac{1}{2} m_1 v_{1f}^2 + \frac{1}{2} m_2 v_{2f}^2 \]
Ohatra amin'ny kajy
Andeha hojerentsika ny ohatra amin'ny kajy mba hahatakarana ny fomba ampiharana ireo raikipohy ireo amin'ny toe-javatra tena misy.
Ohatra 1: Fifandonana tsy elastika
Aoka hatao hoe misy fiara roa, samy milanja 1000 kg, mifanakaiky amin'ny hafainganam-pandeha 10 m/s sy 15 m/s. Aorian'ny fifandonana dia miara-mihetsika amin'ny hafainganam-pandeha farany mitovy ireo fiara roa ireo. Tiantsika ho faritana io hafainganam-pandeha farany io.
1. Ny totalin'ny hery voalohany amin'ny rafitra:
\[ p_{total\_initial} = m_1 v_{1i} + m_2 v_{2i} \]
p_{total\_initial} = 1000 x 10 + 1000 x (-15)
\[ p_{total\_initial} = 10000 – 15000 \]
p_{total\_initial} = -5000 kg m/s}
2. Aorian'ny fifandonana dia miara-mihetsika ireo fiara roa ka ny lanja manontolo dia \(m_1 + m_2\), ary ny hafainganam-pandeha farany dia \(v_f\):
\[ p_{total\_final} = (m_1 + m_2) v_f \]
\[ -5000 = (1000 + 1000) v_f \]
\[ -5000 = 2000 v_f \]
\[ v_f = \frac{-5000}{2000} \]
\[ v_f = -2.5 \, \text{m/s} \]
Ny hafainganam-pandehan'ny fiara roa tonta taorian'ny fifandonana dia -2.5 m/s, midika izany fa miara-mihetsika amin'ny lalana iray ihany izy ireo amin'ny hafainganam-pandeha 2.5 m/s amin'ny lalana voalohany nandehanan'ny fiara faharoa.
Ohatra 2: Fifandonana elastika
Aoka hatao hoe misy baolina milanja 2 kg mihetsika miankavanana amin'ny hafainganam-pandeha 4 m/s mifandona amin'ny baolina iray hafa milanja 3 kg mihetsika miankavia amin'ny hafainganam-pandeha 2 m/s amin'ny fomba elastika. Tiantsika ho fantatra ny hafainganam-pandehan'ireo baolina roa ireo aorian'ny fifandonana.
1. Ny totalin'ny hery voalohany amin'ny rafitra:
\[ p_{total\_initial} = m_1 v_{1i} + m_2 v_{2i} \]
p_{total\_initial} = 2 x 4 + 3 x (-2)
\[ p_{total\_initial} = 8 – 6 \]
\[ p_{total\_initial} = 2 \, \text{kg m/s} \]
2. Angovo kinetika manontolon'ny rafitra talohan'ny fifandonana:
\[ KE_{total\_initial} = \frac{1}{2} m_1 v_{1i}^2 + \frac{1}{2} m_2 v_{2i}^2 \]
\[ KE_{total\_initial} = \frac{1}{2} \times 2 \times 4^2 + \frac{1}{2} \times 3 \times 2^2 \]
\[ KE_{total\_initial} = 16 + 6 \]
\[ KE_{total\_initial} = 22 \, \text{J} \]
3. Aorian'ny fifandonana, mila mamaha ny equation conservation an'ny momentum sy ny angovo kinetika miaraka isika mba hahitana ny hafainganam-pandeha farany \(v_{1f}\) sy \(v_{2f}\).
\[
\begin{cases}
m_1 v__{1i} + m_2 v_{2i} = m_1 v_{1f} + m_2 v_{2f} \\
\frac{1}{2} m_1 v_{1i}^2 + \frac{1}{2} m_2 v_{2i}^2 = \frac{1}{2} m_1 v_{1f}^2 + \frac{1}{2} m_2 v_{2f}^2
\end{tranga}
\]
Amin'ny alalan'ny fanoloana sy ny kajy, dia afaka mahita ny hafainganam-pandehan'ny baolina roa farany isika. Ny vokatra farany dia:
\[ v_{1f} \approx -2.2 \, \text{m/s} \]
\[ v_{2f} \eo ho eo amin'ny 3.2 \, \text{m/s} \]
Koa, aorian'ny fifandonana elastika, dia mihetsika miankavia amin'ny hafainganam-pandeha 2.2 m/s eo ho eo ny baolina voalohany, ary mihetsika miankavanana amin'ny hafainganam-pandeha 3.2 m/s eo ho eo ny baolina faharoa.
Fampiharana azo ampiharina
1. Fiara sy Fiarovana
Tena ilaina amin'ny famolavolana rafitra fiarovana amin'ny fiara ny foto-kevitry ny impulse sy ny momentum. Ny airbags sy ny crumple zones dia natao hanalava ny fotoana ifandonana, hampihenana ny hery miasa amin'ny mpandeha, ary hampihenana ny ratra.
2. Fanatanjahantena
Amin'ny fanatanjahantena toy ny baolina kitra, ady totohondry ary hockey, ny fahatakarana ny hery manosika sy ny hery manosika dia manampy ny atleta hanatsara ny zava-bitany. Ohatra, amin'ny ady totohondry, ny totohondry mahomby dia ny fampitomboana ny hery manosika ao anatin'ny fotoana fohy indrindra.
3. Injeniera sy Famolavolana Rafitra
Mampiasa ny fitsipiky ny impulse sy ny momentum ireo injeniera mba hamolavolana rafitra izay afaka mahazaka enta-mavesatra miovaova, toy ny tetezana sy tranobe avo, ary miantoka ny fahamarinan-toerana sy ny fiarovana ny tranobe mandritra ny fifandonana na ny dona.
