الزخم والتصادمات: دليل دراسة

الأفكار الأساسية

كمية الحركة هي الكتلة مضروبة في السرعة. في التصادم أو الانفجار دون قوى خارجية تبقى كمية الحركة الكلية للمنظومة محفوظة حتى لو لم تُحفظ الطاقة الحركية.

• الدفع هو القوة مضروبة في زمن تأثيرها ويساوي التغير في كمية الحركة: FΔt = Δp.
• في التصادم عديم المرونة تماماً يلتصق الجسمان ويتحركان بسرعة v′ = (m₁v₁ + m₂v₂) ÷ (m₁ + m₂).
• في التصادم المرن تُحفظ كمية الحركة والطاقة الحركية معاً.
• كمية الحركة متجهة. أعطِ الاتجاهات إشارات، كاليمين موجب واليسار سالب، قبل الجمع.

المعادلات الأساسية

• p = mv
• J = FΔt = Δp
• m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁′ + m₂v₂′
• v′ = (m₁v₁ + m₂v₂) ÷ (m₁ + m₂) (perfectly inelastic)

مثال محلول

تصطدم سيارة كتلتها 1000 kg بسرعة 20 m/s بسيارة ساكنة كتلتها 1000 kg فتلتحمان. قبل التصادم: 1000 × 20 = 20 000 kg·m/s. بعده: 2000 × v′ = 20 000 فتكون v′ = 10 m/s. تنخفض الطاقة الحركية من 200 kJ إلى 100 kJ، أي ضاع نصفها في التشوه والحرارة.

أخطاء شائعة

• جمع كميات الحركة دون إشارات فتُحسب السرعة نحو اليسار كأنها نحو اليمين.
• افتراض أن الطاقة الحركية محفوظة في كل تصادم. هي محفوظة في التصادم المرن فقط.
• استعمال كتلة جسم واحد فقط حين يلتصق الجسمان.

تدرّب

اختبر نفسك بأسئلة تدريبية في هذا الموضوع: الزخم والتصادمات