שימור התנע הקווי
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| isolated system/ˈaɪsəleɪtɪd ˈsɪstəm/ | מערכת מבודדת |
| conservation of linear momentum/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv ˈlɪnɪə məʊˈmentəm/ | שימור תנועה ליניארית |
| internal forces/ɪnˈtɜːnl ˈfɔːsɪz/ | כוחות פנימיים |
שני מחליקים דוחפים זה את זה
- שני מחליקים עומדים במקום על הקרח, ולאחר מכן דוחפים זה את זה.
- הם מחליקים הרחק זה מזה בכיוונים מנוגדים – ללא כל עזרה חיצונית כלל.
- somehow their motions stay perfectly balanced. (המסע שלהם נותר מאוזן באופן מושלם).
- מאחורי זאת ניסתה אחת החוקים החזקים ביותר בפזיקה.
שימור התנע
- אם הכוח החיצוני הכולל על מערכת הוא אפול -- מערכת מבודדת -- התנע הכולל שלה נשאר קבוע.
- כל תנע כולל ממנו החלה, היא שומרת.
- זהו שימור התנע הישר.
תנע נשמר רק כאשר...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מערכת מבודדת -- עם סכום כוחות חיצוניים אפס -- שומרת על תנע. כוחות פנימיים אינם בעייה.
כוחות פנימיים לא יכולים לשנות אותו
- כוחות פנימיים מגיעים בזוגות החוק השלישי שמבטלים זה את זה בתוך המערכת.
- כך דחיפה בתוך החלקים (כמו הדחיפה של המחליקים) לעולם לא תשנה את הסך הכל.
- רק כוח חיצוני יכול.
פיצוץ פנימי בתוך מערכת צפה משנה את התנע הכולל של המערכת.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כוחות הפיצוץ הם פנימיים (זוגות חוק השלישי), ולכן התנע הכולל נשאר ללא שינוי.
כוחות בין חלקי המערכת נקראים כוחות ____ ואינם יכולים לשנות את התנע הכולל.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כוחות פנימיים מגיעים בזוגות חוק השלישי המבטלים זה את זה, ולכן הם לא משנים את התנע הכולל.
התנגשויות והתפוצצויות
- החוק חל גם על התנגשויות (פגיעת אובייקטים זה בזה) וגם על פיצוצים (פיצול של דבר אחד לחלקים).
- בפיצוץ, החלקים מתעופרים כך שהמומנטום שלהם עדיין סכומי לסך המקורי.
- בחר מערכת כך שכוחות העניין שלך יהיו פנימיים.
שימור תנע
בהתנגשות ללא כוחות חיצוניים, התנע הכולל לפני ההתנגשות שווה לתנע הכולל אחריה.
מחליק ב$50\ \text{kg}$ בשקט משליך כדור ב$5\ \text{kg}$ במהירות $8\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. מהי מהירות ההתגבשות של המחליק (ב-m/s)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$0 = 5(8) + 50 v$, ולכן $v = -40/50 = -0.8\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ -- המחליק מתגבש במהירות $0.8\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
גוף $4\ \text{kg}$ בשקט מתפוצץ לחתיכה $1\ \text{kg}$ הנעה ימינה במהירות $6\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ ולחתיכה $3\ \text{kg}$. מהי מהירות החתיכה $3\ \text{kg}$ (במטר לשנייה)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$0 = 1(6) + 3v$, לכן $v = -2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ -- החתיכה $3\ \text{kg}$ נעתת שמאלה במהירות $2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
שני ממדים
- המומנטום הוא וקטור, ולכן הוא נשמר בנפרד לאורך כל ציר.
- שמור על מומנטומי ה-$x$ ומומנטומי ה-$y$ באופן עצמאי.
- משוואה אחת מאפשרת לפתור התנגשויות דו-ממדיות.
בהתנגשות דו-ממדית, התנע נשמר בנפרד לאורך כל ציר.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
תנע הוא וקטור, ולכן רכיבי ה-x וה-y שלו נשמרים כל אחד בנפרד.
אסטרונאוט במסה $60\ \text{kg}$ הנמצא במנוחה זורק מפתח במסה $2\ \text{kg}$ במהירות $10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- המומנטום הכולל מתחיל מאפס, ולכן חייב להישאר אפס: $0 = (2)(10) + (60)v$.
- האסטרונאוט יורה אחורה במהירות $v = -20/60 \approx -0.33\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
המומנטום נשמר רק כאשר הכוח החיצוני הכולל הוא אפס. אם כוח חיצוני חזק פועל (קיר, קרקע, גזי פליטה מנוע רקטות), עליך לכלול אותו או לבחור מערכת גדולה יותר שתפכה אותו לפנימי.
ב-מערכת מבודדת (כוח חיצוני נטו אפס), התנע הכולל שמר: שמירת תנע ליניאר. כוחות פנימיים מבטלים זה את זה בזוגות ואינם יכולים לשנות את הכולל; רק כוחות חיצוניים יכולים. חוק זה תקף להתנגשויות ולפיצוצים, וב-2D אתה שומר על כל ציר בנפרד.