المحتوى
- الدافع نظرية الزخم المعادلات
- اشتقاق نظرية الدافع الزخم
- الآثار المترتبة على نظرية الدافع الزخم
- نصائح
- مشاكل المثال
نظرية الزخم الدافع تبين أن دفعة كائن الخبرات خلال الاصطدام يساوي التغيير في الزخم في نفس الوقت.
أحد الاستخدامات الأكثر شيوعًا هو حل القوة المتوسطة التي سيواجهها كائن ما في تصادمات مختلفة ، وهو الأساس للعديد من تطبيقات السلامة في العالم الحقيقي.
الدافع نظرية الزخم المعادلات
يمكن التعبير عن نظرية الزخم الدافع مثل هذا:
أين:
كلاهما كميات ناقلات. يمكن أيضًا كتابة نظرية الزخم الدافع باستخدام معادلات الاندفاع والزخم ، مثل هذا:
أين:
اشتقاق نظرية الدافع الزخم
يمكن اشتقاق نظرية الزخم الدافع من قانون نيوتن الثاني ، F = أماه، وإعادة كتابة أ (التسارع) كتغير في السرعة بمرور الوقت. رياضيا:
الآثار المترتبة على نظرية الدافع الزخم
من أهم الوجبات الجاهزة في النظرية هو شرح كيف تعتمد القوة التي يتعرض لها الجسم في التصادم على مقدار الوقت يأخذ الاصطدام.
نصائح
على سبيل المثال ، يعد إعداد فيزياء المدرسة الثانوية الكلاسيكية مع الدافع هو تحدي انخفاض البيض ، حيث يجب على الطلاب تصميم جهاز لهبوط بيضة بأمان من قطرة كبيرة. عن طريق إضافة الحشو ل زحف في الوقت الذي تصطدم فيه البيضة بالأرض وتتغير من أسرع سرعاتها إلى التوقف الكامل ، يجب أن تنقص القوى التي تختبرها البيضة. عندما تنخفض القوة بما فيه الكفاية ، سوف تنجو البويضة من السقوط دون أن تسكب صفارتها.
هذا هو المبدأ الرئيسي وراء مجموعة من أجهزة السلامة من الحياة اليومية ، بما في ذلك أكياس الهواء وأحزمة الأمان وخوذات كرة القدم.
مشاكل المثال
تسقط بويضة 0.7 كجم من سطح المبنى وتصطدم بالأرض لمدة 0.2 ثانية قبل التوقف. قبل أن تصل إلى الأرض ، كانت البيضة تسير بسرعة 15.8 م / ث. إذا تطلب الأمر حوالي 25 نانومتر لكسر البويضة ، فهل ينجو هذا؟
55.3 N هو أكثر من ضعف ما يلزم لكسر البيضة ، لذلك هذا لا يجعله يعود إلى الكرتون.
(لاحظ أن الإشارة السلبية على الإجابة تشير إلى أن القوة في الاتجاه المعاكس لسرعة البيض ، وهذا أمر منطقي لأنها القوة من الأرض تتصرف صعودًا على البويضة الساقطة.)
يخطط طالب فيزياء آخر لإسقاط بويضة مماثلة من نفس السطح. كم من الوقت يجب أن تتأكد من استمرار التصادم بفضل جهاز الحشو الخاص بها ، كحد أدنى ، لإنقاذ البيضة؟
يحدث كل من الاصطدامات - حيث تنكسر البويضة وأين لا يحدث ذلك - في أقل من نصف ثانية. لكن نظرية الزخم الدافع توضح أنه حتى الزيادات الطفيفة في وقت التصادم يمكن أن يكون لها تأثير كبير على النتيجة.