الفيزياء

الزخم في الفيزياء: قوانين نيوتن للحركة والاصطدامات والمزيد

الزخم في الفيزياء: قوانين نيوتن للحركة والاصطدامات والمزيد



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

الزخم هو مصطلح يستخدم في الفيزياء لوصف كمية حركة الجسم المتحرك ، مقاسة كمنتج من كتلته وسرعته.

ذات صلة: 9+ من أفضل قنوات YOUTUBE لمحبي الفيزياء

الأجسام المتحركة لها زخم. هذا هو ميل الكائن إلى الاستمرار في التحرك في نفس الاتجاه ما لم يتم التصرف بواسطة قوة خارجية. الزخم هو حاصل ضرب كتلة الجسم وسرعته. نظرًا لأنه يحتوي على مقدار واتجاه ، فإن الزخم عبارة عن كمية متجهة.

هذا يعني أن الزخم له المقدار والاتجاه. معادلة الزخم معطاة أدناه.

في هذه المعادلة:

ص هو الزخم
م كتلة
الخامس هي السرعة

ومع ذلك ، فإن الزخم لا يعتمد فقط على كتلة الجسم وسرعته. لأن السرعة هي السرعة في اتجاه معين ، فإن زخم الجسم يعتمد أيضًا على اتجاه الحركة. هذا يعني أن زخم الجسم يمكن أن يتغير إذا تسارع الجسم أو تباطأ ؛ أو إذا تغير الاتجاه.

هذا يعني أنه يمكننا التفكير في الزخم بطريقتين ، بناءً على حركة الجسم.

1. الزخم الخطي

الزخم الخطي هو زخم تحرك الجسم في خط مستقيم. عندما نكتب المعادلة العامة للزخم (أعلاه) ، نستخدم معادلة الزخم الخطي.

2. الزخم الزاوي

الزخم الزاوي هو زخم تحرك جسم بزاوية. في هذه الحالة ، كتلة الجسم هي نفسها ، لكننا نستبدل السرعة بالسرعة الزاوية.

هذا يخلق تغييرا في المعادلة. يتم إنشاء الزخم الزاوي أيضًا عندما يدور كائن حول محوره. على سبيل المثال ، تمتلك قمة الغزل زخمًا زاويًا عندما تدور على محورها الخاص ، حتى أنها لا تتحرك من المكان.

معادلة الزخم الزاوي كما يلي:

في هذه المعادلة:

إل هو الزخم الزاوي
م كتلة
الخامس هي السرعة
ص نصف القطر

لقد ناقشنا بالفعل أن الزخم يعتمد على الكتلة والسرعة. إذا كان أي من هاتين القيمتين صفرًا ، فإن الزخم هو صفر أيضًا.

ومع ذلك ، هناك استثناء لهذا - الضوء. الضوء ليس له كتلة ، لكنه يحمل زخمًا. لا نرى الأشياء تتساقط عندما يسطع عليها الضوء ، لأن زخم الضوء صغير جدًا ، لكنه قابل للقياس.ه والزخمص ترتبط بالمعادلة:

أين:

ه هي الطاقة
ص هو الزخم
ج هي سرعة الضوء

زخم الضوء صغير جدًا لدرجة أننا لا نلاحظه في الحياة اليومية. لكنها كبيرة بما يكفي لتكون قابلة للقياس ، ويمكن حتى استخدامها. على سبيل المثال ، تستخدم آلات التبريد بالليزر زخم الضوء من a لإبطاء الذرات في عينة ، وبالتالي تبريدها. في المصائد البصرية ، يتم استخدام زخم الضوء لاحتجاز الأشياء الصغيرة ومعالجتها.

إذن ، كيف ترتبط لحظة القصور الذاتي ، مقاومة الجسم الدوار للزخم الزاوي ، بالزخم؟ هل هو نفس الزخم أم أنه شيء آخر تمامًا؟

القصور الذاتي هو مقاومة الكائن للتغيير في الحركة. وفقًا لقانون نيوتن الأول ، سيبقى الجسم في حالة راحة أو حركة موحدة في خط مستقيم ما لم يتم التصرف بناءً عليه بواسطة قوة خارجية. القصور الذاتي هو كمية عددية ، مما يعني أن لها الحجم فقط ، وليس الاتجاه.

تعبر لحظة القصور الذاتي عن ميل الجسم لمقاومة التسارع الزاوي ، وهو مجموع حاصل ضرب كتلة كل جسيم في الجسم مع مربع المسافة بينه وبين محور الدوران.

يلعب الزخم دورًا مهمًا في تشكيل قانون نيوتن الثاني والثالث للحركة.

قانون نيوتن الثانيينص على أن تسارع الجسم ، كما هو ناتج عن قوة محسوسة ، يتناسب طرديًا مع حجم القوة الكلية ، في نفس اتجاه القوة الكلية ، ويتناسب عكسياً مع كتلة الجسم.

هناك طريقة أخرى لقول ذلك وهي أن معدل تغير الزخم في جسم ما يتناسب طرديًا مع القوة المطبقة ، وأن التغير في الزخم سيكون في اتجاه القوة المطبقة.

قانون نيوتن الثالثينص على أنه بالنسبة للقوة المؤثرة بواسطة كائن A على الجسم B ، فإن الجسم B يبذل للخلف قوة مساوية في الحجم ، ولكن عكس الاتجاه. استخدم نيوتن هذه الفكرة لاشتقاق قانون حفظ الزخم. غالبًا ما يتم ذكره على النحو التالي: لكل فعل رد فعل مساوٍ ومعاكس.

ينص قانون الحفاظ على الزخم على أنه في حالة اصطدام جسمين ببعضهما البعض ، فإن الزخم المشترك للأجسام قبل الاصطدام سيكون مساويًا للزخم المشترك للكائنين بعد الاصطدام.

بعبارة أخرى ، سيظل زخم النظام المعزول كما هو دائمًا. يظل الزخم المشترك كما هو لأن الزخم الذي فقده الكائن A سيكتسبه الكائن B.

قد تتفاجأ عندما قلنا أن الزخم الذي فقده كائن أ سيكتسبه الكائن ب. لا نرى ذلك يحدث في الحياة الواقعية!

هذا بسبب وجود نوعين من الاصطدامات.

تصادم مرن: التصادم المرن هو نوع الاصطدام الذي يصطدم فيه الجسمان وهناك انتقال للطاقة من جسم إلى آخر ، ولكن لا يوجد خسارة صافية للطاقة الحركية. على سبيل المثال ، كرتان متشابهتان تتجهان نحو بعضهما البعض بسرعة متساوية. يتصادمون ، يرتدون بعضهم البعض دون خسارة في السرعة. هذا التصادم هو حالة مثالية لأنه لم يتم فقد أي طاقة.

التصادم المرن تمامًا غير ممكن في الحياة اليومية ، حيث توجد قوى أخرى تؤدي إلى فقدان الطاقة من خلال الاحتكاك والحرارة وما إلى ذلك. هناك بعض الأمثلة على الاصطدامات في الميكانيكا حيث تكون الطاقة المفقودة صغيرة جدًا ويمكن تعتبر مرنة ، على الرغم من أنها ليست مرنة تمامًا.

تصادم غير مرن: في حالة الاصطدام غير المرن ، يتم تغيير جزء من الطاقة الحركية إلى شكل آخر من أشكال الطاقة ، مثل الحرارة أو الصوت. بدلاً من الارتداد ، يميل الكائن إلى الالتصاق ببعضه البعض. يتم حفظ الزخم في التصادمات غير المرنة.

تقع الاصطدامات التي نراها في حياتنا اليومية بين الاصطدامات المرنة وغير المرنة.

يعتبر الزخم من الاعتبارات المهمة في الفيزياء لأنه يصف العلاقة بين السرعة والكتلة والاتجاه.

يصف الزخم القوة اللازمة لإيقاف الأجسام وإبقائها في حالة حركة. على سبيل المثال ، يوضح أنك بحاجة إلى بذل المزيد من القوة لإيقاف جسم ذي زخم أكبر ، عند مقارنته بجسم ذي زخم أقل. ومن ثم ، فإن الزخم عامل مهم يجب مراعاته عند تصميم أنظمة لإيقاف جسم متحرك.

يمكن لجسم يبدو صغيرًا أن يبذل قدرًا كبيرًا من القوة إذا كان لديه زخم كافٍ. رصاصة واحدة من أفضل الأمثلة على هذه الظاهرة. يمكن أيضًا استخدام الزخم للتنبؤ بالاتجاه الناتج وسرعة حركة الأجسام بعد اصطدامها.

ذات صلة: 9 أشياء تم اختراعها لتحدي الفيزياء


شاهد الفيديو: قانون نيوتن الثاني. الفيزياء. القوى وقوانين نيوتن للحركة (أغسطس 2022).