يتم الحفاظ على الزخم: متى ، لماذا ، كيف ، حقائق مفصلة والأسئلة الشائعة


يتم الحفاظ على الزخم بشكل رئيسي أثناء النظر في الاصطدامات بين الأجسام المتلامسة.

زخم يميز أن الحركة لا تتغير في نظام مغلق من الأجسام. كلمة الحفظ تعني شيئًا لا يتغير ويحافظ على حالته. 

كيف يتم الحفاظ على الزخم?

يتم الحفاظ على الزخم ، وهو ناتج الكتلة والسرعة.

لفهم كيفية الحفاظ على الزخم ، دعونا نأخذ مثالاً على شيئين. كائنان ، وهما الجسم أ والجسم ب ، عندما يصطدم كلاهما في نظام مغلق. الزخم الكلي يعني الحفاظ على زخم الجسم أ والجسم ب. المجموع زخم من المادتين محفوظ.

هذا يعني أنه عندما يضرب الجسم ، يكون الزخم المشترك للكائن A والكائن B متطابقًا مع الزخم الكلي للكائن A والكائن B بعد التأثير. لذلك ، فإن زخم الكائن A المفقود مطابق للزخم المكتسب بواسطة الكائن B.

يمكننا أن نقول أن يظل الزخم كما هو بالنسبة للأشياء أو يتم حفظه. هنا بينما يظل زخم الجسم أ والجسم ب محفوظين أو ، على سبيل المثال ، يحافظان على حالتهما ، فهذا يتوافق مع قانون الحفاظ على الزخم. 

متى يتم الحفاظ على الزخم?

كما ذكر أعلاه ، يتم النظر في الحفاظ على الزخم أثناء مناقشة أي تصادم، الانفجارات ، حركة الأشياء ، إلخ.

لذلك يتم الحفاظ على زخم الأجسام عندما تكون متورطة في أي حركة ، أو قل الاصطدام. يعني الحفاظ على زخمهم أنهم لا يغيرون حالتهم ويظلون ثابتًا طوال الحدث. وإذا حدث هذا ، فيقال إن الزخم الكلي محفوظ للجسم. 

يتم الحفاظ على الزخم في جميع الاصطدامات?

وفقًا لقانون الحفظ ، يتم الحفاظ على الزخم حتى لا توجد قوة خارجية يعمل على النظام المتحرك.

ومتى تصطدم الأجسام ، أو يقولون عندما يصطدمون. لا توجد قوة خارجية تعمل عليهم أثناء تصادمهم. لذلك ، يمكننا القول أنه يتم الحفاظ على الزخم الكلي في التصادمات باتباع قانون الحفظ. ومع ذلك ، فإن الطاقة المتضمنة في الاصطدام تتغير في التصادم ، بينما تتغير الطاقة الحركية بسبب تبديد الطاقة في شكل آخر.

يتم الحفاظ على الزخم في السقوط الحر?

للأرض قوة جاذبيتها ، وهي تعمل على سقوط الجسم بنفس قوة سحب الجسم السقوط الحر.

أثناء السقوط الحر لأي جسم من ارتفاع على الأرض. يكتسب الجسم بعض الزخم لأن لديه بعض الكتلة وهو في حالة حركة ، ولديه بعض السرعة. تقاوم الأرض الزخم الهبوطي الناتج عن الجسم في حالة سقوط حر.

الجسد تحت السقوط الحر
الصورة الائتمان: "السقوط الحر -2"  أ. عمر كرم الله أوغلو  CC BY 2.0

بسبب قوة الجاذبية هذه ، يتم نقل الجسم والأرض السقوط الحر إلى نظام مثبت حيث لا توجد قوة خارجية تؤثر عليه. ومن ثم فإن الجسم والأرض السقوط الحر في نظام معزول. بسبب هذا التأثير لسحب الجاذبية الأرضية ، يتم الحفاظ على الزخم الكلي للجسم السقوط الحر. كقوة دافعة من قبل الجسم الساقط الحر وتبقى كما هي.

هل يتم الحفاظ على الزخم عندما تصطدم الكرة بالحائط؟ 

نحن نعلم أنه عندما تصطدم الكرة بالحائط ، فإنها لا تعتبر نظام مغلق. ويتم تطبيق قانون الحفاظ على الزخم في نظام مغلق ، مما يعني أنه لا توجد قوة خارجية تعمل على الأجسام في حالة الاصطدام.

عندما تصطدم الكرة بالحائط ، في هذه الحالة ، يجلب الحائط قوة معاكسة للكرة. يمكن فهم سبب حدوث ذلك من خلال قانون نيوتن الثالث للحركة. فكما أن الكرة تمارس قوة خارجية تكون قوة من الجدار ، فإن قانون التكريس زخم لا يتم تطبيقه.

يتم الحفاظ على الزخم
اصطدام الكرة بالحائط
الصورة الائتمان: "رجل مع الكرة"  دينيس  CC BY-SA 2.0

ومن ثم ، يتغير زخم الكرة أثناء الضرب.

المشاكل المتعلقة بالزخم

س: يحتوي السطح الخالي من الاحتكاك على رصاصة مضمنة فيه بسبب إطلاق رصاصة. اشرح ما يتم حفظه في هذه العملية.

يتم تضمين الرصاصة في السطح في حالة معينة ، حيث لا يتم تطبيق قوة خارجية. يمكننا القول أنه يتم الحفاظ على الزخم في هذه العملية. ومع ذلك ، كما هو اصطدام غير مرن، لا يتم حفظ الطاقة الحركية.

س: قطار يتحرك بسرعة 100 م / ث. إذا وجد أن زخم القطار يساوي 10000 كجم م / ث ، فأوجد كم ستكون كتلته؟

معطى ، الزخم (ع) = 10000 كجم م / ث

السرعة (ت) = 100 م / ث

الكتلة (م) =؟

من خلال صيغة الزخم نعلم أن: - الزخم (ع) = الكتلة (م) * السرعة (ت)

لذلك من خلال وضع قيمة كل ما نحصل عليه ،

10000 كجم / ثانية = م * 100 م / ث

⇒ م = (10000 كجم.م / ث) / (100 م / ث)

م = 100 كجم

وهكذا نعلم أن كتلة القطار 100 كجم.

س: شاحنة كتلتها 400 كجم تتحرك بسرعة 20 م / ث. الآن ابحث عن زخمها الأولي. متى قام السائق بتسريع الشاحنة بقوة مقدارها 100 نيوتن أثرت على الشاحنة لمدة 8 ثوان. الآن أوجد الزخم النهائي.

من خلال الصيغة ، نعلم أن ،

العزم الأولي = الكتلة * السرعة الابتدائية = 400 * 20 كجم م / ث = 8000 كجم م / ث

لذلك ، فإن نبضة القوة = القوة * مرات الوقت المستغرق = 100 * 8 N = 800 N

ونحن نعلم بالفعل أن دافع القوة = تغيير الزخم

كما هو موضح في السؤال ، تتسارع الشاحنة

وبالتالي،

نهائي الزخم = الزخم الأولي + نبضة القوة = (8000 + 800) كجم م / ث = 8800 كجم م / ث

س: اشرح ما إذا كان قانون الحفاظ على الزخم قد تم انتهاكه أم لا في هذه العملية. عندما تُلقى الكرة في اتجاه تصاعدي ، أثناء رميها ، ينخفض ​​زخم الكرة أولاً ، ثم يبدأ في الزيادة.

في السيناريو السابق ، يظل زخم الكرة والأرض محفوظين. عندما تنطلق الكرة لأعلى ، تلعب القوة الجذابة.

هذه القوة متساوية من كلا الجانبين ، الأرض والكرة ، على التوالي. ومع ذلك ، عندما تتحرك الكرة لأعلى ، يبدأ زخمها في الانخفاض أثناء صعودها ، ولكن خلال نفس المدة ، يزداد زخم الأرض أيضًا بنفس المعدل في الاتجاه التصاعدي. وبناءً على ذلك ، عندما تبدأ الكرة في الهبوط ، يميل زخمها إلى الزيادة في الاتجاه الهبوطي. في الدورة ، يتصاعد زخم الأرض أيضًا في نفس الوقت في الاتجاه التصاعدي.

س: افحص الوضع المحدد. حبل يتدلى من شجرة ويتم تثبيته من أحد طرفيه. على الحبل ، يتم ربط العنب على الجانب العلوي. في نفس الوقت ، القرد معلق على الطرف السفلي من الحبل المثبت على الشجرة. هنا كتلة القرد تساوي كتلة العنب المربوط بالحبل. اشرح الآن ما إذا كان القرد سيأكل العنب إذا بدأ في تسلق الحبل. 

في هذه الحالة ، لن يتمكن القرد من أكل العنب. كما هو الحال عندما يبدأ القرد في تسلق الحبل ، فإن العنب المربوط بالحبل سوف يتحرك أيضًا للأعلى بشكل متساوٍ بحيث يظل الزخم محفوظًا.

في هذه الظروف ، ينقلب الزخم بسبب فرع الشجرة الذي يُثبت عليه الحبل لأنه يعمل كحزمة. حدث هذا بحيث استمر زخمهم المشترك في كونه 0. 

س: هناك ولدان لهما نفس الكتلة. كلاهما يقف على زلاجات جليدية على مسافة ما بعيدًا عن بعضهما البعض على سطح خالٍ من الاحتكاك. يتم ربط حبل حول خصر الصبي ، والطرف الآخر للحبل في يد الصبي الثاني. ماذا سيحدث إذا سحب الطفل الثاني الحبل؟

عندما يجذب الصبي الذي يحمل الطرف الآخر من الحبل الصبي الآخر تجاهه ، سيبدأ كلا الصبيان في التقدم نحو بعضهما البعض. السرعة التي يتحركون بها ستكون هي نفسها. تحدث هذه الظاهرة بحيث يظل زخمها صفريًا أو يحافظ على الحالة.

س: عندما ينفخ الهواء على شراع متصل بقارب من خلال مروحة كهربائية موضوعة على القارب. قل لي ما إذا كان القارب سيبدأ في التحرك أم لا؟

لا ، لن يتحرك القارب من خلال الإجراءات التالية. أثناء نفخ الهواء للإبحار في الهواء بواسطة مروحة ، يدفع الهواء نفسه المروحة للخلف على عكس ما يحدث. هنا سيكون مجموع عزم المروحة والقارب 0. سيتحرك القارب ولكن تحت قوة رد الفعل من بعض العوامل الخارجية.

ريا باندي

أنا ريا باندي. لقد أكملت التخرج بعد التخرج في الفيزياء في عام 2021. أعمل حاليًا كخبير في مادة الفيزياء لطلاب Lambdageeks. أحاول أن أشرح موضوع الفيزياء الذي يسهل فهمه بطريقة بسيطة.

آخر المقالات

الرابط هل المضخة الحرارية غاز أم كهربائي؟ 5 حقائق يجب أن تعرفها

هل المضخة الحرارية غازية أم كهربائية؟ 5 حقائق يجب أن تعرفها

المضخة الحرارية هي آلة تنقل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. دعونا نناقش ما إذا كانت المضخة الحرارية تعمل بالغاز أو الكهرباء. يتم توليد المضخة الحرارية بالكهرباء. إلى عن على...