ما هو التغيير في الزخم: كيف تجد ، حقائق ومشاكل ، أمثلة


يناقش المقال ما هو التغيير في الزخم والصيغ حول كيفية إيجاد التغيير في الزخم.

التغيير في الزخم هو اختلاف في الحركة. عندما يكون الجسم في حالة حركة أو يضرب أو يصطدم بجسم آخر ، فإن القوة المبذولة تسرع الجسم عن طريق تغيير حركته. يتم حساب التغيير في الزخم باستخدام صيغة Impulse أو الحفاظ على الزخم. 

يقال أن الجسم المتحرك في زخم. يتناسب مقدار الزخم الذي يكتسبه جسم ما مع كتلته وسرعته معًا. ومن ثم ، فإن التغيير في كمية واحدة يمكن أن يسبب تغيرًا في الزخم. هذا يعني أنه إذا قمت بزيادة أو نقصان كتلة جسم ما ، فإن زخمه يتغير. وبالمثل ، يتغير الزخم أيضًا عندما تزيد سرعته أو تنقصها.

يعني التغيير في السرعة أن الجسم يتسارع ، وقد تعلمنا أن التسارع ناتج عن القوة. لذا كلما زاد التسارع الذي تسببه القوة كلما زاد تغير الزخم !!!

لنفترض أن شيئًا ما في حالة سكون أو ليس لديه زخم ، فإنه يتطلب قوة كافية للتغلب على الاحتكاك بحيث يتحرك الجسم ببعض الزخم. إذا كان الكائن موجودًا بالفعل الزخم والقوة يتم تطبيقه في الاتجاه المعاكس ، سينخفض ​​زخمه. ولكن إذا تم تطبيق القوة في نفس الاتجاه ، فسوف يزداد الزخم.  

ما هو التغيير في الزخم
ما هو التغيير في الزخم

تؤدي القوة الكبيرة التي يتم بذلها خلال فترة زمنية قصيرة إلى حدوث تغيير كبير في الزخم. إذا كانت القوة صغيرة ولكنها تمارس على مدى فترة طويلة ، يحدث أيضًا تغيير كبير في الزخم. هذا يعني أنه عندما تنطبق قوة على جسم زخم مكتسب بالفعل لفترة زمنية معينة ، يتغير زخمها.

اقرأ المزيد عن الزخم

التغيير في أمثلة الزخم

يشرح التغيير في أمثلة الزخم كيف يتغير الزخم عندما يتم التصرف على أساس القوة.

أمثلة على تغير الزخم
التغيير في أمثلة الزخم

قفزة طويلة

لتحقيق الزخم قبل القفز ، يجري الرياضي مسافة معينة. بمجرد أن يكتسب الرياضي بعض الزخم بعد الجري ، فإنه يطبق القوة على الأرض للقفز الذي يغير زخمه ، ويقفز الرياضي إلى الأمام. بعد القفزة ، يحتاج الرياضي إلى تطبيق قوة كبيرة مرة أخرى على الأرض لإيقاف حركته - مما يغير زخمه مرة أخرى.

التغيير في مثال القفز الزخم
تغير الزخم في الوثب الطويل
(ائتمان: شترستوك)

ضرب الكرة

تكتسب الكرة زخمًا عندما يرميها اللاعب خلال رياضات مثل الكريكيت أو البيسبول. عندما يضرب الضارب الكرة بمضرب ، فإن القوة المؤثرة على الكرة تغير زخمها ، ثم تتحرك الكرة في اتجاه القوة المطبقة. يتغير زخم الكرة مرة أخرى عندما يوقفها اللاعب أو يمسك بها.

التغيير في مثال كرة ضرب الزخم
تغير الزخم في ضرب الكرة
(ائتمان: شترستوك)

قيادة المركبة

تنطوي قيادة مركبة مثل السيارة أو الشاحنة على تغيير مستمر في الزخم. نحن نطبق قوة على مجدافها المتسارع لتسريع السيارة. لإيقاف السيارة فجأة ، نضغط على ذراع الفرامل ، مما يغير زخم السيارة حسب القوة المطبقة.

التغيير في مثال قيادة الزخم
تغير الزخم في قيادة السيارة (ائتمان: شترستوك)

كرة القدم أو الرجبي

في كرة القدم أو الرجبي ، يراكم المهاجم أقصى قدر من الزخم عندما يراوغ أو يحمل الكرة بالقرب من ساحل المرمى عن طريق تجاوز لاعبين آخرين. المدافعين بالقرب من ساحل المرمى ثم يحاولون إيقاف أو تغيير زخم المهاجم بالتعامل معه. 

شرائح الملعب

عندما يبدأ الأطفال في الانزلاق على زحليقة الملعب من ارتفاع ، فإنهم يحققون زخمًا لأسفل. لكن الاحتكاك الموجود على سطح الشريحة بالملعب يغير زخم انزلاق الأطفال من خلال معارضة حركتهم ، مما يمنعهم من السقوط في نهاية الشريحة.

اقرأ المزيد عن أمثلة الزخم

التغيير في صيغة الزخم

يتم حساب التغيير في صيغة الزخم باستخدام قانون نيوتن الثاني للحركة والمعادلات الحركية للحركة.

يوضح قانون نيوتن الثاني أن الجسم يتسارع عند تطبيق قوة. نظرًا لأن القوة المطبقة على فترة زمنية محددة تغير حركة الجسم ، فإنها تسبب أيضًا تغييرًا في الزخم. يُطلق على ناتج القوة والفاصل الزمني اسم "الدافع" ، والذي يقيس التغيير في الزخم. 

يوفر أول معادلة حركية للحركة هو،

vf = الخامسi + في

vf- الخامسi = في

حسب قانون نيوتن الثاني، F = أماه ، أ = و / أ

vf-vi= (F / م) * ر

م (تf- الخامسi) = قدم

مΔف = قدم

بينما يُطلق على RHS في المعادلة أعلاه "دفعة' (يشار إليها بواسطة J) و LHS هي صيغة تغيير الزخم (ΔP)

لذلك ، يمكننا أيضًا كتابة

J = قدم = mΔv = ΔP …………. (*)

الدافع = التغيير في الزخم

تُعرف المعادلة (*) أيضًا باسم "النبضة - معادلة تغير الزخم "

كلما زادت أهمية الدافع ، زاد تغير الزخم أهمية.

تعتمد قوة القوة المطبقة على جسم ما على المدة التي يعمل فيها. يحدد مفهوم الدافع تأثير القوة.  

اقرأ المزيد عن المعادلات الحركية.

افترض أن مهاجمًا كتلته 40 كجم يراوغ كرة القدم بسرعة 10 م / ث. عندما يقترب من المدافع في 0.10 ثانية ، يراوغ الكرة بسرعة عالية ، مثل 15 م / ث ، لتمرير المدافع بنجاح. 

تغير الزخم في كرة القدم
تغير الزخم في كرة القدم
(ائتمان: شترستوك)

ما هو الزخم الأولي للمهاجم؟

ما هو الزخم الأخير للمهاجم عندما اقترب منه المدافع؟

ما هو التغيير في زخم الملصق؟ 

ما مقدار القوة التي يستخدمها المدافع لإيقاف المهاجم؟ 

احسب النبضة التي يطبقها المدافع. 

معطى:

م = 40 كجم

vi = 10 م / ث

vf = 15 م / ث

ر = 0.10 ثانية

لايجاد:

  1. Pi =?
  2. Pf =?
  3. ΔP =؟
  4. F =؟

المعادلة:

  1. P = بالسيارات
  2. ΔP = فf –Pi
  3. قدم = ΔP

حل:

يتم حساب الزخم الأولي للمهاجم على النحو التالي ،

Pi = بالسياراتi

Pi = 40 × 10

Pi = 400

الزخم الأولي للمهاجم هو 400kg.m / s

يتم حساب الزخم النهائي للمهاجم على النحو التالي ،

Pf = بالسياراتf

Pf = 40 × 15

Pf = 600

الزخم النهائي للمهاجم هو 600kg.m / s

يتم حساب التغيير في زخم المهاجم على النحو التالي ،

ΔP = فf –Pi

ΔP = 600-400

ΔP = 200

التغيير في زخم المهاجم 200 كجم.م / ث.

القوة التي يمارسها المدافع لإيقاف المهاجم تُحسب باستخدام صيغة تغيير الزخم الدافع.

قدم = ΔP

استبدال جميع القيم ،

و (0.10) = 200

إ = 200 / 0.10

F = شنومكس

القوة المطبق من قبل المدافع هو 2000N.

يتم حساب الدافع من قبل المدافع ،

J = قدم

J = 2000 × 0.10

ي = 200

اندفاع المدافع على المهاجم هو 200 نيوتن.

اقرأ المزيد عن القوة الصافية.

كيف تحسب تغير الزخم؟

يتم حساب تغير الزخم باستخدام قانون الحفاظ على الزخم.

عندما تعمل قوة خارجية على جسم ما ، يمكننا حساب تغير زخمه بواسطة صيغة النبض. ولكن في حالة عدم وجود قوة خارجية ، يظل الزخم الكلي للأجسام المتصادمة كما هو. هذه هي الطريقة التي يمكننا بها حساب تغير الزخم بسبب الاصطدام باستخدام الحفاظ على الزخم. 

كيفية حساب تغير الزخم
كيفية حساب تغير الزخم (ائتمان: شترستوك)

افترض أن كائنين لهما زخم P1 وP2 بسبب كتلهم م1 وم2 والسرعة ش1 و أنت2. بسبب الاصطدام ، يتغير زخمهم إلى P1 ' وP2 ' لأن سرعتهم تتغير إلى v1 و v2

حسب الحفاظ على الزخم ،

m1u1 + م2u2 = م1v1 + م2v2

نظرًا لأننا نريد حساب التغيير في الزخم ، وإعادة ترتيب المصطلحات m1 على LHS و m2 على RHS ،

m1u1 - م1v1 = م2u2 - م2v2

P1f- P1i = ف2f-P2i

Δ ص1 = ΔP2

تغير الزخم في الكائن 1 = تغير الزخم في الكائن 2

اقرأ المزيد عن الزخم بعد الاصطدام

عندما تكون كرتان كتلتهما 5 كجم و 3 كجم تتحركان باتجاه بعضهما البعض بسرعة 8 م / ث و 15 م / ث ، على التوالي ، وبعد الاصطدام ، إذا تحركت الكرة الأولى بعيدًا بسرعة 5 م / ث. 

احسب التغير في زخم الكرة الأولى

احسب التغير في سرعة الكرة الثانية بعد الاصطدام. 

معطى:

m1 = 5 كجم

m2 = 3 كجم

u1 = 8 م / ث

u2 = 15 م / ث

v1 = 5 م / ث

لايجاد:

  1. Δ ص1 =?
  2. v2 =?

المعادلة:

  1. Δ ص1 = ف1f- P1i
  2. m1u1 - م1v1 = م2u2 - م2v2

حل:

يتم حساب التغيير في زخم الكرة الأولى ،

Δ ص1 = ف1f- P1i

ΔP1 = م1u1 - م1v1

استبدال جميع القيم ،

Δ ص1 = 5 × 8-5 × 5

Δ ص1 = 40 - 25

Δ ص1 = 25

تغيير زخم الكرة الأولى هو 25kg.m / s

يتم حساب تغير سرعة الكرة الثانية بعد الاصطدام على النحو التالي ،

m1u1 - م1v1 = م2u2 - م2v2

استبدال جميع القيم ،

25 = 3 × 15 - 3 فولت2

25 = 45 - 3 فولت2

v2 = -20/3

v2 = -6.66

تغير سرعة الكرة الثانية هو -6.6 م / ث.

اقرأ المزيد عن الزخم قبل الاصطدام.


مانيش نايك

مرحبًا ، أنا مانيش نايك أكملت درجة الماجستير في الفيزياء مع إلكترونيات الحالة الصلبة كتخصص. لدي ثلاث سنوات من الخبرة في كتابة المقالات في مادة الفيزياء. الكتابة ، والتي تهدف إلى توفير المعلومات الدقيقة لجميع القراء ، من المبتدئين والخبراء. في أوقات فراغي ، أحب قضاء وقتي في الطبيعة أو زيارة الأماكن التاريخية. يشرفني أن أكون جزءًا من LambdaGeeks. نتطلع إلى ربطك عبر LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/manish-ashok-naik/ أيضًا ، من أجل دليل السفر إلى ماهاراشترا ومقالات الحفاظ على التراث ، قم بزيارة موقع الويب الخاص بي Wandering Maharashtra - https://wanderingmaharashtra.com / travel-blogs /

آخر المقالات