Ohranitev linearne količine zagona
Zakon o ohranitvi gibalne količine pravi, da če na dva trčeča telesa ne deluje nobena zunanja sila, je gibalna količina teles pred trkom enaka gibalni količini teles po trku.
p1 + p2 = p1 ' + p2 ' …………………….. Enačba 1.4
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
Če se po trku oba predmeta zlepita skupaj,
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
kjer je: m 1 = masa predmeta 1, m 2 = masa predmeta 2, v 1 = hitrost predmeta 1 pred trkom, v 2 = hitrost predmeta 2 pred trkom, v 1 ' = hitrost predmeta 1 po trku, v 2 ' = hitrost predmeta 2 po trku, v' = hitrost obeh predmetov po trku
v ali v' ima pozitiven predznak, če se objekt premika v desno, in negativen predznak, če se objekt premika v levo. Če smeri gibanja objektov nista znani, vendar se oba objekta premikata v nasprotnih smereh, ima eden od v ali v' pozitiven predznak, drugi pa negativen. Če se oba objekta premikata v isto smer, ima v ali v' obeh objektov isto smer. Pozitivni ali negativni predznak označuje smer gibanja objekta.
20 konceptualnih vprašanj in odgovorov o ohranitvi gibalne količine:
1. Vprašanje: Kaj je linearni moment? Odgovor: Linearni moment, pogosto imenovan kar moment, je produkt mase telesa in njegove hitrosti. Je vektorska količina in jo predstavlja enačba �=
2. Vprašanje: Kako se ohranitev gibalne količine uporablja pri trkih? Odgovor: Skupna gibalna količina sistema pred trkom je enaka skupni gibalni količini po trku, če na sistem ne delujejo zunanje sile.
3. Vprašanje: V katerih scenarijih se ohrani linearni gibalni moment? Odgovor: Linearni gibalni moment se ohrani v vseh scenarijih, kjer je neto zunanja sila na sistem nič.
4. Vprašanje: Kako se raketa v vesolju premika naprej, če nanjo ne deluje nobena zunanja sila? Odgovor: Raketa v vesolju izriva pline nazaj in zaradi ohranitve gibalne količine se raketa premika naprej. Gibalna količina izrinjenih plinov in rakete ostane enaka in nasprotna, pri čemer se neto gibalna količina ohrani nič.
5. Vprašanje: Zakaj se drsalec vrti hitreje, ko potegne roke noter? Odgovor: Ko drsalec potegne roke noter, zmanjša svoj vztrajnostni moment. Da bi ohranil kotni moment, se mora njegova hitrost vrtenja povečati.
6. Vprašanje: Ali se lahko ohrani gibalna količina, če na sistem deluje zunanja sila? Odgovor: V času delovanja zunanje sile se gibalna količina ne ohrani. Vendar pa je v kratkih časovnih intervalih lahko sprememba zanemarljiva in gibalna količina se približno ohrani.
7. Vprašanje: Kaj je neelastični trk glede na gibalno količino? Odgovor: Pri neelastičnem trku se gibalna količina ohrani, kinetična energija pa ne. Predmeti se lahko med trkom zlepijo ali deformirajo.
8. Vprašanje: Kako lahko sistem pridobi gibalno količino brez zunanje sile? Odgovor: Sistem ne more pridobiti gibalne količine brez zunanje sile. Newtonov tretji zakon zagotavlja, da imajo dejanja znotraj sistema enake in nasprotne reakcije, zato neto gibalna količina ostane nespremenjena.
9. Vprašanje: Kaj je impulz in kakšen je njegov odnos do gibalne količine? Odgovor: Impulz je sprememba gibalne količine telesa. Podana je z produktom sile, ki deluje na telo, in časa, v katerem deluje. Impulz je tudi vektorska količina.
10. Vprašanje: Kako zračne blazine v avtomobilih uporabljajo koncept gibalne količine? Odgovor: Zračne blazine podaljšajo čas, v katerem pride do trka. To zmanjša silo, ki jo občutijo potniki, s čimer se gibalna količina spreminja bolj postopoma in zmanjšuje poškodbe.
11. Vprašanje: Kakšna je razlika med odbijanjem in lepljenjem glede na ohranitev gibalne količine pri trkih? Odgovor: V obeh primerih se gibalna količina ohrani. Vendar pa si lahko predmeti pri odbijanju izmenjajo več kinetične energije kot pri lepljenju skupaj.
12. Vprašanje: Ali ima lahko posamezen predmet ohranjeno količino gibalne količine? Odgovor: Gibalna količina izoliranega predmeta se ohrani, razen če nanj deluje zunanja sila.
13. Vprašanje: Kakšna je povezava med gibalno količino in Newtonovim tretjim zakonom? Odgovor: Newtonov tretji zakon pravi, da ima vsaka akcija enako in nasprotno reakcijo. To zagotavlja, da so spremembe gibalne količine uravnotežene med medsebojno delujočimi objekti, kar vodi do ohranitve gibalne količine.
14. Vprašanje: Zakaj krogla, izstreljena iz pištole, povzroči odboj pištole? Odgovor: Ko krogla pridobi gibalno količino naprej, pištola zaradi ohranitve gibalne količine pridobi enako količino gibalne količine nazaj.
15. Vprašanje: Ali je lahko gibalna količina v sistemu z gibajočimi se predmeti enaka nič? Odgovor: Da, če je vektorska vsota vseh posameznih momentov enaka nič. Na primer, dva predmeta z enako maso in hitrostjo, ki se gibljeta v nasprotnih smereh, imata neto gibalno količino nič.
16. Vprašanje: Kakšna je povezava med gibanjem središča mase in ohranitvijo gibalne količine? Odgovor: Gibanje središča mase sistema je neposredno povezano s skupno gibalno količino sistema. Če ne delujejo zunanje sile, se središče mase giblje s konstantno hitrostjo.
17. Vprašanje: Ali se gibalna količina pri eksplozijah vedno ohrani? Odgovor: Da, skupna gibalna količina pred eksplozijo (običajno nič) je enaka skupni gibalni količini po njej, čeprav se delci lahko gibljejo v različne smeri.
18. Vprašanje: Kako igralci biljarda uporabljajo načela ohranjanja gibalne količine? Odgovor: Pri udarjanju žog v biljard igralci predvidevajo, kako se bodo žoge premikale po trku na podlagi ohranjanja gibalne količine, kar jim omogoča napovedovanje izidov udarcev.
19. Vprašanje: Zakaj se avtomobil ne ustavi takoj po izklopu motorja? Odgovor: Zaradi svoje količine gibanja. Če nanj ne deluje zunanja sila (kot je trenje), se bo še naprej gibal.
20. Vprašanje: V sistemu dveh objektov, če se gibalna količina enega objekta poveča, kaj se zgodi z gibalno količino drugega objekta? Odgovor: Gibalna količina drugega objekta se bo zmanjšala za enako količino v nasprotni smeri, pri čemer se skupna gibalna količina ohrani.
Razumevanje ohranitve linearne količine je temeljno v fiziki in ima aplikacije, ki segajo od osnovne mehanike do naprednih področij študija.
