Fysica

Momentum in Physics: Newton's Laws of Motion, Collisions, and More

Momentum in Physics: Newton's Laws of Motion, Collisions, and More


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Momentum is een term die in de natuurkunde wordt gebruikt om de hoeveelheid beweging van een bewegend lichaam te beschrijven, gemeten als een product van zijn massa en snelheid.

GERELATEERD: 9+ VAN DE BESTE YOUTUBE-KANALEN VOOR FYSICA-LIEFHEBBERS

Bewegende objecten hebben momentum. Dit is de neiging van het object om in dezelfde richting te blijven bewegen, tenzij er een kracht van buitenaf op reageert. Momentum is het product van de massa van een lichaam en zijn snelheid. Omdat het zowel grootte als richting heeft, is momentum een ​​vectorgrootheid.

Dat betekent dat momentum zowel omvang als richting heeft. De vergelijking voor Momentum wordt hieronder gegeven.

In deze vergelijking:

p is momentum
m is massa
v is de snelheid

Momentum is echter niet alleen afhankelijk van de massa en snelheid van het object. Omdat snelheid snelheid in een bepaalde richting is, hangt het momentum van een object ook af van de rijrichting. Dit betekent dat het momentum van een object kan veranderen als het object versnelt of vertraagt; of als het van richting verandert.

Dit betekent dat we op twee manieren aan momentum kunnen denken, gebaseerd op de beweging van het object.

1. Lineair momentum

Lineair momentum is het momentum van een lichaam dat in een rechte lijn beweegt. Wanneer we de algemene vergelijking van momentum (hierboven) schrijven, gebruiken we de vergelijking voor lineair momentum.

2. Hoekig momentum

Impulsmoment is het momentum van een lichaam dat onder een hoek beweegt. In dit geval is de massa van het lichaam hetzelfde, maar we vervangen snelheid door hoeksnelheid.

Dit zorgt voor een verandering in de vergelijking. Een impulsmoment wordt ook gecreëerd wanneer een object om zijn as draait. Een tol heeft bijvoorbeeld een impulsmoment wanneer hij om zijn eigen as draait, zelfs als hij niet van de plek af beweegt.

De vergelijking voor impulsmoment is als volgt:

In deze vergelijking:

L. is impulsmoment
m is massa
v is snelheid
r is straal

We hebben al besproken dat momentum afhankelijk is van massa en snelheid. Als een van deze twee waarden nul is, is het momentum ook nul.

Er is echter een uitzondering hierop: licht. Licht heeft geen massa, maar het draagt ​​wel vaart. We zien niet dat dingen omvallen als er licht op schijnt, omdat het momentum van licht erg klein is, maar het is meetbaar. Voor fotonen (de kleinste stukjes licht) is de energieE. en momentump zijn gerelateerd door de vergelijking:

Waar:

E. is energie
P. is momentum
c is de snelheid van het licht

Het momentum van licht is zo klein dat we het in het dagelijks leven niet opmerken. Maar het is groot genoeg om meetbaar te zijn en zelfs bruikbaar. Laserkoelmachines gebruiken bijvoorbeeld het momentum van licht van a om atomen in een monster te vertragen en daardoor af te koelen. Bij optische vallen wordt het momentum van het licht gebruikt om kleine objecten te vangen en te manipuleren.

Dus, hoe verhoudt het traagheidsmoment, de weerstand van een roterend lichaam tegen impulsmoment, zich tot momentum? Is het hetzelfde als momentum, of is het iets heel anders?

Inertie is de weerstand van een object tegen een verandering in beweging. Volgens de eerste wet van Newton blijft een lichaam in rust of in een gelijkmatige beweging in een rechte lijn, tenzij erop wordt ingewerkt door een externe kracht. Inertie is een scalaire grootheid, wat betekent dat het alleen grootte heeft, niet richting.

Het traagheidsmoment drukt uit dat een lichaam de neiging heeft om weerstand te bieden aan hoekversnelling, wat de som is van de producten van de massa van elk deeltje in het lichaam met het kwadraat van de afstand tot de rotatieas.

Momentum speelt een belangrijke rol bij het vormen van Newtons tweede en derde bewegingswetten.

Newton's tweede wetstelt dat de versnelling van een object, zoals geproduceerd door een netto kracht, recht evenredig is met de grootte van de netto kracht, in dezelfde richting als de netto kracht, en omgekeerd evenredig met de massa van het object.

Een andere manier om dit te zeggen is dat de snelheid waarmee het momentum in een object verandert, recht evenredig is met de toegepaste kracht, en dat de verandering in het momentum in de richting van de uitgeoefende kracht zal zijn.

Newtons derde wetstelt dat voor een kracht die wordt uitgeoefend door een object A op object B, object B een even grote kracht terug uitoefent, maar tegengesteld in richting. Dit idee werd door Newton gebruikt om de wet van behoud van momentum af te leiden. Het wordt vaak gezegd als: Voor elke actie is er een gelijke en tegengestelde reactie.

De wet van behoud van momentum stelt dat als twee objecten met elkaar in botsing komen, het gecombineerde momentum van de objecten vóór de botsing gelijk zal zijn aan het gecombineerde momentum van de twee objecten na de botsing.

Met andere woorden, het momentum van een geïsoleerd systeem zal altijd hetzelfde blijven. Het gecombineerde momentum blijft hetzelfde omdat het momentum verloren door object A wordt verkregen door object B.

Het zal je misschien verbazen als we zeiden dat het momentum dat verloren gaat door een object A, wordt gewonnen door object B. Dat zien we in het echte leven niet gebeuren!

Dat komt doordat er twee soorten botsingen zijn.

Elastische botsing: Elastische botsing is het type botsing waarbij de twee objecten botsen en er een overdracht van energie van het ene object naar het andere is, maar geen netto verlies van kinetische energie. Twee soortgelijke ballen komen bijvoorbeeld met gelijke snelheid naar elkaar toe. Ze komen in botsing en stuiteren op elkaar zonder snelheidsverlies. Deze botsing is een ideaal geval omdat er geen energie verloren is gegaan.

Een perfect elastische botsing is in het dagelijks leven niet mogelijk, omdat er andere krachten spelen die ervoor zorgen dat energie verloren gaat door wrijving, hitte, enz. Er zijn enkele voorbeelden van botsingen in de mechanica waarbij de verloren energie erg klein is, en beschouwd als elastisch, ook al zijn ze niet perfect elastisch.

Inelastische botsing: Bij een niet-elastische botsing wordt een deel van de kinetische energie omgezet in een andere vorm van energie, zoals warmte of geluid. In plaats van terug te stuiteren, heeft het object de neiging aan elkaar te plakken. Het momentum blijft behouden bij niet-elastische botsingen.

De botsingen die we in ons dagelijks leven zien, vallen tussen elastische en niet-elastische botsingen.

Momentum is een belangrijke overweging in de natuurkunde omdat het de relatie beschrijft tussen snelheid, massa en richting.

Momentum beschrijft de kracht die nodig is om objecten te stoppen en in beweging te houden. Het legt bijvoorbeeld uit dat u meer kracht moet uitoefenen om een ​​object met een groter momentum te stoppen, in vergelijking met een object met een lager momentum. Daarom is momentum een ​​belangrijke factor om te overwegen wanneer we systemen ontwerpen om een ​​bewegend object te stoppen.

Een ogenschijnlijk klein object kan een grote hoeveelheid kracht uitoefenen als het voldoende momentum heeft. Een van de beste voorbeelden van dit fenomeen is een kogel. Momentum kan ook worden gebruikt om de resulterende richting en bewegingssnelheid van objecten te voorspellen nadat ze zijn geraakt.

GERELATEERD: 9 OBJECTEN UITGEVONDEN OM DE FYSICA TE TROGEN


Bekijk de video: Inelastic and Elastic Collisions: What are they? (November 2022).