โมเมนตัมและแรงกระตุ้นทางฟิสิกส์

คุณเคยเห็นการชนกันระหว่างรถสองคันบนทางหลวงหรือไม่? จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อรถสองคันชนกัน? เมื่อดูจากฟิสิกส์แล้วการชนจะร้ายแรงหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับโมเมนตัมของยานพาหนะ เพื่อทำความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้เรามาศึกษาเนื้อหาเกี่ยวกับโมเมนตัมและแรงกระตุ้น

ในทางฟิสิกส์โมเมนตัมถูกกำหนดให้เป็นปริมาณที่วัตถุเคลื่อนที่ ปริมาณโมเมนตัมจะขึ้นอยู่กับมวลและความเร็วของวัตถุ ในทางคณิตศาสตร์โมเมนตัมสามารถเขียนเป็น p = mv โดยที่ p คือโมเมนตัม (kg m / s) m คือมวลของวัตถุ (kg) และ v คือความเร็วของวัตถุ (m / s)

จากสูตรนี้จะเห็นได้ว่าโมเมนตัมเป็นสัดส่วนกับความเร็วของวัตถุ ดังนั้นทิศทางของโมเมนตัมจึงเหมือนกับทิศทางของความเร็วนอกจากนั้นยิ่งวัตถุมีความเร็วมากเท่าใดก็จะยิ่งมีโมเมนตัมมากขึ้นเท่านั้น

ในขณะเดียวกันแรงกระตุ้นคือผลคูณของกำลังเฉลี่ยและช่วงเวลาที่แรงกระทำ ในทางคณิตศาสตร์อิมพัลส์สามารถเขียนได้เป็น I = FΔtโดยที่ฉันคืออิมพัลส์ใน ns F คือแรงที่กระทำในนิวตันและΔtคือช่วงเวลาเป็นวินาที

ความสัมพันธ์ของแรงกระตุ้นและโมเมนตัม

ความสัมพันธ์ระหว่างแรงกระตุ้นและโมเมนตัมอธิบายได้ด้วยทฤษฎีบทโมเมนตัมอิมพัลส์ ทฤษฎีบทอิมพัลส์โมเมนตัมระบุว่าแรงกระตุ้นที่กระทำต่อวัตถุเท่ากับการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของวัตถุ

(อ่านเพิ่มเติม: รู้จัก 3 การจำแนกประเภทของวัสดุ)

ตามกฎข้อที่สองของนิวตันระบุว่าแรง (F) ที่กระทำต่อวัตถุจะเท่ากับการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม (Δp) ของหน่วยในเวลา (Δt) ในทางคณิตศาสตร์ความสัมพันธ์ระหว่างแรงกระตุ้นและการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมสามารถเขียนได้ดังนี้: I = Δp = p2 - p

กฎของการป้องกันโมเมนตัม

กฎของภูมิคุ้มกันโมเมนตัมระบุว่าหากไม่มีแรงภายนอกกระทำต่อระบบโมเมนตัมของวัตถุก่อนและหลังการชนจะเท่ากัน ซึ่งหมายความว่าโมเมนตัมรวมของระบบวัตถุก่อนการชนจะเท่ากับโมเมนตัมทั้งหมดของระบบวัตถุหลังการชนเสมอ ในทางคณิตศาสตร์กฎของภูมิคุ้มกันโมเมนตัมสามารถเขียนได้ดังนี้: m1v1 + m2v2 = m1v1 ′+ m2v2′

ข้อมูล :

โดยที่ m1 คือมวลของวัตถุ 

m2 คือมวลของวัตถุ 2

v1 คือความเร็วของวัตถุ 1 ก่อนการชนกัน

v2 คือความเร็วของวัตถุ 2 ก่อนการชนกัน

v1 'คือความเร็วของวัตถุ 1 หลังจากการชนกัน

v2 'คือความเร็วของวัตถุ 2 หลังจากการชนกัน

การชนกัน

การชนแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ การชนที่ยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์แบบการชนแบบยืดหยุ่นบางส่วนและการชนแบบไม่ยืดหยุ่นเต็มที่ ในการกำหนดประเภทของการชนกันสามารถดูได้จากค่าสัมประสิทธิ์การชดใช้ซึ่งเป็นค่าลบของการเปรียบเทียบระหว่างความเร็วสัมพัทธ์ของวัตถุทั้งสองหลังการชนและก่อนการชน ในทางคณิตศาสตร์ค่าของสัมประสิทธิ์การชดใช้สามารถเขียนได้ดังนี้:

ค่าสัมประสิทธิ์การชดใช้สำหรับการชนทั้งสามประเภทคือ:

ในการชนที่ยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์ค่า e =

ในการชนแบบยืดหยุ่นบางส่วน 0 <e <

ในการชนแบบไม่ยืดหยุ่น e = 0