Πώς η σύγκρουση αποτελεί παράδειγμα του νόμου της ορμής διατήρησης;
Ο νόμος της διατήρησης της ορμής
Ο νόμος δηλώνει ότι σε ένα κλειστό σύστημα, η συνολική ορμή του συστήματος παραμένει σταθερή, ακόμη και αν τα αντικείμενα εντός του συστήματος συγκρούονται. Με απλούστερους όρους:
* ορμή: Ένα μέτρο της μάζας ενός αντικειμένου σε κίνηση. Υπολογίζεται με πολλαπλασιασμό της μάζας (m) και της ταχύτητας (v):ορμή (p) =MV
* κλειστό σύστημα: Ένα σύστημα όπου δεν ενεργούν οι εξωτερικές δυνάμεις στα αντικείμενα. Αυτό σημαίνει ότι καμία δυνάμεις δεν πιέζει ή τραβά τα αντικείμενα εκτός του συστήματος.
συγκρούσεις και μεταφορά ορμής
1. Πριν από τη σύγκρουση: Κάθε αντικείμενο έχει τη δική του ορμή. Φανταστείτε δύο μπάλες που κυλούν ο ένας προς τον άλλον.
2. Κατά τη διάρκεια της σύγκρουσης: Όταν οι μπάλες συγκρούονται, ασκούν δυνάμεις ο ένας στον άλλο. Αυτές οι δυνάμεις είναι ίσες σε μέγεθος αλλά απέναντι από την κατεύθυνση, όπως υπαγορεύονται από τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα.
3. μετά τη σύγκρουση: Η ορμή μεταφέρεται μεταξύ των μπάλες. Οι μπάλες μπορεί να αναπηδήσουν ο ένας τον άλλον, να κολλήσουν μαζί ή να παραμορφωθούν. Το κλειδί είναι ότι η συνολική ορμή του συστήματος * πριν * η σύγκρουση ισούται με τη συνολική ορμή του συστήματος * μετά από τη σύγκρουση.
Παραδείγματα
* μπάλες μπιλιάρδου: Όταν μια σφαίρα Cue χτυπά μια άλλη μπάλα, η ορμή μεταφέρεται. Η σφαίρα του Cue επιβραδύνεται και η χτυπημένη μπάλα κινείται. Η συνολική ορμή του συστήματος (και οι δύο μπάλες) παραμένει η ίδια.
* Car Crash: Σε ένα επικεφαλής αυτοκινητιστικό δυστύχημα, η ορμή κάθε αυτοκινήτου πριν από τη σύγκρουση είναι ίση και αντίθετη με την ορμή των αυτοκινήτων μετά τη σύγκρουση, υποθέτοντας ότι τα αυτοκίνητα κολλάει μαζί.
* Εκρήξεις: Ενώ οι εκρήξεις φαίνεται να δημιουργούν ενέργεια, αναδιανείμει στην πραγματικότητα την ορμή του αρχικού αντικειμένου. Τα κομμάτια που πετούν διαχωρισμένα έχουν ορμή ίση με την ορμή του αρχικού αντικειμένου πριν από την έκρηξη.
Σημαντικές σημειώσεις
* Elastic vs. Inelastic Collisions: Οι συγκρούσεις μπορούν να είναι ελαστικές (η ενέργεια διατηρείται, όπως μπάλες μπιλιάρδου) ή ανελαστική (κάποια ενέργεια χάνεται ως θερμότητα ή υγιής, όπως ένα αυτοκινητιστικό δυστύχημα). Ακόμη και σε ανελαστικές συγκρούσεις, η ορμή διατηρείται πάντα.
* Εξωτερικές δυνάμεις: Ο νόμος της διατήρησης της ορμής ισχύει μόνο για τα κλειστά συστήματα. Εάν οι εξωτερικές δυνάμεις ενεργούν στο σύστημα (όπως η τριβή), η συνολική ορμή θα αλλάξει.
Συνοπτικά
Οι συγκρούσεις καταδεικνύουν το νόμο της διατήρησης της ορμής, δείχνοντας πώς μεταφέρεται η ορμή μεταξύ αντικειμένων, εξασφαλίζοντας ότι η συνολική ορμή ενός κλειστού συστήματος παραμένει σταθερή. Είναι μια θεμελιώδη αρχή στη φυσική που εξηγεί πώς αλληλεπιδρούν και κινούνται τα αντικείμενα σε ένα ευρύ φάσμα καταστάσεων.
