Bevarande av linjärt momentum
Lagen om bevarande av linjärt rörelsemängd säger att om det inte finns någon yttre kraft som verkar på två kolliderande objekt, är objektens rörelsemängd före kollisionen lika med objektens rörelsemängd efter kollisionen.
p1 + p2 = p1 ' + p2 ' ………………….. Ekvation 1.4
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
Om båda föremålen klibbar ihop efter kollisionen,
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
var: m1 = massan av objekt 1, m2 = massan av objekt 2, v1 = objekt 1:s hastighet före kollision, v2 = objekt 2:s hastighet före kollision, v1 ' = objekt 1:s hastighet efter kollision, v2 ' = objektens hastighet 2 efter kollisionen, v' = båda objektens hastighet efter kollisionen
v eller v' har ett positivt tecken om objektet rör sig åt höger och ett negativt tecken om objektet rör sig åt vänster. Om objektens rörelseriktningar är okända, men båda objekten rör sig i motsatta riktningar, har endera av v eller v' ett positivt tecken medan den andra har ett negativt tecken. Om båda objekten rör sig i samma riktning, har v eller v' för båda objekten samma riktning. Det positiva eller negativa tecknet anger riktningen för objektets rörelse.
20 konceptuella frågor och svar om bevarandet av linjärt rörelsemängdsmoment:
1. Fråga: Vad är linjärt momentum? Svar: Linjärt rörelsemängdsmoment, ofta kallat rörelsemängdsmoment, är produkten av ett objekts massa och dess hastighet. Det är en vektorstorhet och representeras av �=���.
2. Fråga: Hur tillämpas bevarandet av linjärt rörelsemängdsmoment vid kollisioner? Svar: Ett systems totala rörelsemängd före en kollision är lika med den totala rörelsemängden efter kollisionen, förutsatt att inga yttre krafter verkar på systemet.
3. Fråga: I vilka scenarier bevaras linjärt rörelsemängdsmoment? Svar: Linjärt momentum bevaras i alla scenarier där den externa nettokraften på systemet är noll.
4. Fråga: Hur rör sig en raket framåt i rymden förutsatt att ingen yttre kraft verkar på den? Svar: En raket i rymden stöter ut gaser bakåt, och på grund av bevarandet av rörelsemängden rör sig raketen framåt. Rörelsemängden för de stötda gaserna och raketen förblir lika och motsatt riktad, vilket bibehåller ett nettorörelsemängd på noll.
5. Fråga: Varför snurrar en skridskoåkare snabbare när de drar in armarna? Svar: När skridskoåkaren drar in armarna minskar hens tröghetsmoment. För att bevara rörelsemängdsmomentet måste hens rotationshastighet öka.
6. Fråga: Kan rörelsemängd bevaras om det finns en yttre kraft som verkar på ett system? Svar: Under den tid som den externa kraften verkar kommer rörelsemängden inte att bevaras. Över korta tidsintervall kan dock förändringen vara försumbar och rörelsemängden är approximativt bevarad.
7. Fråga: Vad är en oelastisk kollision med avseende på rörelsemängd? Svar: Vid en oelastisk kollision bevaras rörelsemängden, men den kinetiska energin är inte det. Föremål kan fastna i varandra eller deformeras under kollisionen.
8. Fråga: Hur kan ett system få momentum utan en yttre kraft? Svar: Ett system kan inte få momentum utan en yttre kraft. Newtons tredje lag säkerställer att handlingar inom ett system har lika och motsatta reaktioner, så nettomomentumet förblir oförändrat.
9. Fråga: Vad är impuls och dess relation till momentum? Svar: Impuls är förändringen i ett objekts rörelsemängd. Den ges av produkten av kraften som verkar på ett objekt och den tid under vilken den verkar. Impuls är också en vektorstorhet.
10. Fråga: Hur använder krockkuddar i bilar konceptet rörelsemängd? Svar: Krockkuddar ökar tiden det tar för en kollision att inträffa. Detta minskar den kraft som passagerarna upplever, vilket förändrar rörelsemängden mer gradvis och minskar skador.
11. Fråga: Hur skiljer sig studsande från fastklistring när det gäller momentumbevarande vid kollisioner? Svar: I båda fallen bevaras rörelsemängden. Men när föremål studsar kan de utbyta mer kinetisk energi än när de klibbar ihop.
12. Fråga: Kan ett enskilt objekt ha bevarad rörelsemängd? Svar: Ett isolerat objekts rörelsemängd bevaras om det inte påverkas av en yttre kraft.
13. Fråga: Hur är momentum relaterat till Newtons tredje lag? Svar: Newtons tredje lag säger att varje handling har en lika stor och motsatt reaktion. Detta säkerställer att förändringar i rörelsemängd är balanserade mellan interagerande objekt, vilket leder till bevarande av rörelsemängden.
14. Fråga: Varför får en kula som avfyras från ett vapen vapnet att rekylera? Svar: När kulan får framåtriktad fart, får pistolen lika mycket bakåtriktad fart på grund av bevarandet av fart.
15. Fråga: Kan rörelsemängden vara noll i ett system med rörliga objekt? Svar: Ja, om vektorsumman av alla individuella moment är noll. Till exempel har två objekt med samma massa och hastighet som rör sig i motsatta riktningar noll nettomomentum.
16. Fråga: Hur relaterar masscentrumets rörelse till bevarande av rörelsemängd? Svar: Rörelsen av ett systems masscentrum är direkt knuten till systemets totala rörelsemängd. Om inga yttre krafter verkar kommer masscentrumet att röra sig med konstant hastighet.
17. Fråga: Bevaras alltid momentum i explosioner? Svar: Ja, det totala momentumet före en explosion (vanligtvis noll) är lika med det totala momentumet efter, även om bitarna kan röra sig i olika riktningar.
18. Fråga: Hur använder poolspelare principer för momentumbevarande? Svar: När spelarna slår biljardbollar förutser de hur bollarna kommer att röra sig efter kollisionen baserat på momentumbevarande, vilket gör att de kan förutsäga skottresultat.
19. Fråga: Varför stannar inte en bil direkt efter att motorn stängts av? Svar: På grund av dess rörelsemängd. Om den inte påverkas av en yttre kraft (som friktion) kommer den att fortsätta röra sig.
20. Fråga: I ett system med två objekt, om ett objekts rörelsemängd ökar, vad händer med det andra objektets rörelsemängd? Svar: Det andra objektets rörelsemängd kommer att minska med lika mycket i motsatt riktning, vilket bibehåller den totala rörelsemängden.
Att förstå bevarandet av linjärt rörelsemängdsmoment är grundläggande inom fysiken och har tillämpningar som sträcker sig från grundläggande mekanik till avancerade studier.
