כמות תנועה: חוק שימור, מכניקה קלאסית - גוּפָנִי - 2025

הכמות של תנועה או תאוצה ליניארית , הידוע גם בשם מומנטום, מוגדר גודל פיסי בסיווג וקטור הסוג, אשר מתאר את התנועה כי מבצע גוף בתאוריה מכאנית. ישנם מספר סוגים של מכניקה המוגדרים בכמות התנועה או המומנטום.

מכניקה קלאסית היא אחד מאותם סוגים של מכניקה וניתן להגדירה כתוצר של מסת הגוף ומהירות התנועה ברגע נתון. מכניקה יחסית יחסית ומכניקת קוונטים הם גם חלק מתנופה ליניארית.

ישנם ניסוחים שונים לכמות התנועה. לדוגמא, מכניקה ניוטונית מגדירה אותה כתוצר של מסה ומהירות, ואילו מכניקה לגראנגיאנית דורשת שימוש במפעילים צמודים עצמיים המוגדרים על מרחב וקטורי בממד אינסופי.

התנופה נשלטת על ידי חוק שימור הקובע כי לא ניתן לשנות את המומנטום הכולל של כל מערכת סגורה ותמיד יישאר קבוע לאורך זמן.

חוק שימור המומנטום

באופן כללי, חוק שימור המומנטום או המומנטום מבטא שכאשר גוף נמצא במנוחה, קל יותר לקשר את האינרציה למסה.

בזכות המסה אנו משיגים את הגודל שיאפשר לנו להסיר גוף במנוחה, ובמקרה שהגוף כבר בתנועה, המסה תהיה גורם מכריע בעת שינוי כיוון המהירות.

משמעות הדבר היא, תלוי בכמות התנועה הלינארית, האינרציה של גוף תהיה תלויה הן במסה והן במהירות.

משוואת המומנטום מבטאת שהתנופה תואמת לתוצר המסה ומהירות הגוף.

p = mv

בביטוי זה p הוא המומנטום, m הוא המסה ו- v הוא המהירות.

מכניקה קלאסית

מכניקה קלאסית חוקרת את חוקי ההתנהגות של גופים מקרוסקופיים במהירויות נמוכות בהרבה מזו של האור. מכונאי המומנטום הזה מחולק לשלושה סוגים:

מכניקה ניוטונית

מכניקה ניוטונית, הקרויה על שמו של אייזק ניוטון, היא נוסחה הבוחנת את תנועת החלקיקים והמוצקים במרחב התלת מימדי. תיאוריה זו מחולקת למכניקה סטטית, מכניקה קינמטית ומכניקה דינמית.

הסטטיסטיקות עוסקות בכוחות המשמשים בשיווי משקל מכניים, הקינמטיקה בוחנת את התנועה מבלי לקחת בחשבון את התוצאה של אותה והמכניקה בוחנת הן את התנועות ואת התוצאות של אותה.

המכניקה הניוטונית משמשת בעיקר לתיאור תופעות המתרחשות במהירות איטית בהרבה ממהירות האור ובקנה מידה מקרוסקופי.

מכניקה לנגרגיאן והמילטוניאן

מכניקה לאנגריאנית ומכניקה של המילטון דומים מאוד. מכניקה לנגרדית היא כללית מאוד; מסיבה זו המשוואות שלה אינן משתנות ביחס לשינוי כלשהו בקואורדינטות.

מכניקה זו מספקת מערכת של כמות מסוימת של משוואות דיפרנציאליות המכונות משוואות תנועה, איתן ניתן להסיק כיצד המערכת תתפתח.

מצד שני, המכניקה המילטונית מייצגת את ההתפתחות הרגעית של כל מערכת באמצעות משוואות דיפרנציאליות מהסדר הראשון. תהליך זה מאפשר קל יותר לשלב את המשוואות.

מכניקה תקשורתית רציפה

מכניקת מדיה רציפה משמשת למתן מודל מתמטי בו ניתן לתאר את התנהגות חומר כלשהו.

משתמשים בתקשורת רציפה כאשר אנו רוצים לגלות את המומנטום של נוזל; במקרה זה התנופה של כל חלקיק מתווספת.

מכניקה יחסית

המכניקה הרלטיביסטית של כמות התנועה - גם בעקבות חוקי ניוטון - קובעת שמכיוון שזמן ומרחב קיימים מחוץ לאובייקט פיזי כלשהו, ​​מתרחשת חוסר גלילות.

איינשטיין מצידו טוען כי מיקום הימצאות המשוואות אינו תלוי במסגרת התייחסות אלא מקבל כי מהירות האור היא בלתי משתנה.

בתנופה, מכניקה רלטיבית פועלת בדומה למכניקה הקלאסית. משמעות הדבר היא כי גודל זה גדול יותר כאשר הוא מתייחס להמונים גדולים, שנעים במהירויות גבוהות מאוד.

בתורו, זה מצביע על כך שאובייקט גדול אינו יכול להגיע למהירות האור, כי בסופו של דבר המומנטום שלו יהיה אינסופי, וזה יהיה ערך בלתי סביר.

מכניקה קוואנטית

מכניקת הקוונטים מוגדרת כמפעילה של ביטוי בפונקציית גל ואשר עוקבת אחר עקרון הוודאות של הייננברג.

עיקרון זה מציב גבולות לדיוק הרגע ומיקומה של המערכת הניתנת לצפייה, ושניהם ניתנים לגלות בו זמנית.

מכניקת הקוונטים משתמשת באלמנטים רלטיביסטיים כאשר מטפלים בבעיות שונות; תהליך זה מכונה מכניקת קוונטים רלטיבית.

הקשר בין תנופה לתנע

כאמור התנופה היא תוצר המהירות והמסה של העצם. באותו תחום קיימת תופעה המכונה מומנטום, שלעתים קרובות מתבלבלת לתנופה.

המומנטום הוא תוצר הכוח והזמן בו מופעל הכוח ומאופיין בכך שהוא נחשב לכמות וקטורית.

הקשר העיקרי בין תנופה לתנע הוא שהתנופה המופעלת על גוף שווה לשינוי המומנטום.

בתורו, מכיוון שהתנופה היא תוצר של כוח וזמן, כוח מסוים המופעל בזמן נתון גורם לשינוי במומנטום (מבלי לקחת בחשבון את מסת האובייקט).

תרגיל מומנטום

בייסבול בעוצמה 0.15 ק"ג נע במהירות 40 מ"ש כאשר הוא נפגע על ידי עטלף ההופך את כיוונו, תוך שהוא משיג מהירות של 60 מ"ש, איזה כוח ממוצע הפעיל המחבט על הכדור אם הוא היה במגע עם 5 ms?

פִּתָרוֹן

נתונים

מ '= 0.15 ק"ג

vi = 40 מטר לשנייה

vf = - 60 מטר לשניה (השלט שלילי מכיוון שהוא משנה את הכיוון)

t = 5 ms = 0.005 שניות

Δp = אני

pf - pi = אני

m.vf - m.vi = Ft

F = מ. (Vf - vi) / t

F = 0.15 ק"ג. (- 60 מ '/ ש' - 40 מ '/ שניות) / 0.005 שניות

F = 0.15 ק"ג. (- 100 מ '/ שניות) / 0.005 שניות

F = - 3000 N

הפניות

1. פיזיקה: תרגילים: כמות תנועה. הוחזר ב- 8 במאי 2018, מהפיזיקה: מדע תופעות: lafisicacienciadelosfenomenos.blogspot.com
2. דחף ותנע. הוחזר ב -8 במאי 2018, מתוך ספר ההיפרקסט של הפיזיקה: physics.info
3. חיבור מומנטום ודחף. הוחזר ב- 8 במאי 2018 מכיתת הפיזיקה: physicsclassroom.com
4. תְנוּפָה. הוחזר ב 8 במאי 2018 מ- Encyclopædia Britannica: britannica.com
5. תְנוּפָה. הוחזר ב- 8 במאי 2018 מכיתת הפיזיקה: physicsclassroom.com
6. תְנוּפָה. הוחזר ב- 8 במאי 2018 מוויקיפדיה: en.wikipedia.org.