運動量の保存

保全の勢いは、物理学の最も重要な法則の一つで、古典力学の多くの現象を支えます。

Pの文字で表される通常の勢いは質量mと速度v.の製品運動量保存の法則は、純の外力がかからない限り、勢いや Δpオブジェクトの変更がゼロである状態します。

逆に、そのオブジェクトの運動量の変化により、時間の期間にわたって純外力またはF ネットを適用します。運動量保存の現象は、衝突の物理学の勉強には役立ちますオブジェクトのコレクションにも適用できます。

この実験の目的は、物体間の衝突を観察することによって運動量保存の原則をテストすることです。

研究室の実験を掘り下げる前に運動量保存の基本原則を勉強しましょう。ニュートンの運動の法則、運動量保存の法則を理解することの中心とします。詳細については、ゼウスの科学教育ビデオをご覧ください: ニュートンの動きの法律。

運動量の概念は、ビリヤードの球を使用して示すことができます。ニュートンの第 2 法則は、突き棒によって適用される純力を付与する、加速度、質量mの球をこと状態します。加速は、速度vの変化を時間tの上です。だから、我々 は方程式の他の側に時間を移動は、Δmv、または運動量Δpの変化我々 残っています。そのため、運動量の変化を生じさせる正味の力。

この式のmは通常一定運動量の変化は最終基準点での速度の違いによって異なりますので、注意してください。運動の方向を示す値は正または負の符号、起因する速度はベクトル量なので。

球の例で、この方程式に vA で示されます - ポイントで初期の速度はゼロです。一方、B 点での最終的な速度は正です。したがって、運動量の変更は肯定的な棒によって適用される純力のためです。その後、ボールが B 地点から C ポイントがあることを前提に動いているとき摩擦や空気抵抗、 Δpのようなボールに作用する外力の 0 となりますありません。

勢いを分離システム - net の外部要因による影響を受けないシステムにだけ節約することに注意してください。

今は,からキュー、ボールが移動すると C をポイントし、ポイント D ではテーブルの側面を打つ、その最終的な速度は 0 になります。したがって、ボールを突き棒によって打たれたときと同じ大きさを維持しながら、運動量の変更が否定的になります。最後に、キュー、ボールが壁に弾かれるときの点 E の最終的な速度は負方向を変更したため。我々 は、D 点で初速はゼロ、したがって運動量の変化の動きの方向の変更のため否定的なまま知っています。

運動量の変化と保全のこの現象は、2 つのプールのボールの間のような勉強の衝突だけでなくに便利です。この場合 2 つのボール一緒にこととして処理すること孤立系に注意してください。したがって、衝突の前のに、体の初期の運動量の和はその後彼らの最終的な運動量の和を等しくなります。また、1 つのボディの運動量の変更は等しく、逆に、ニュートンの第 3 法則を反映した - 他のでしょう。

注意してください、これらのプールのボールの衝突と思われる弾性、意味、両方の運動量と運動エネルギーまたは KE システムが保存されます。しかし、これは常にそうではありません。実際には,より一般的車がクラッシュするなどの競合が発生した、弾性は、いくつかの運動エネルギーは影響の中に失われるので運動量保存に従わない。

運動量保存の原則については、周辺摩擦のないトラックにグライダーの衝突実験にこれらの概念を適用する方法を見てみましょう。

この実験は、バランス、2 つフォトゲート タイマー、等しい質量、錘、空気供給、バンパー、エアコン トラックおよび定規の 2 機のグライダーから構成されます。

まず、バランスを使用すると、グライダー、付加質量の質量を測定し、これらの値を記録します。次に、空気トラックに空気供給を接続し、電源を入れます。空気トラックは、グライダーに外力になる摩擦の量を減らすためです。

トラックの 1 つのグライダーとフォトゲート タイマーのいずれかのコンポーネントを配置することによってタイミング プロセスに習熟を開始します。'ゲート' 設定するタイマーを設定し、フォトゲートに向かってグライダーをプッシュします。グライダー上記フラグ フォトゲートを通過するときの通過時間に記録されます。国旗を知ることは 10 センチで、グライダーの速度を得るために測定時間でこの距離を割ります。

グライダーが遠くのバンパーに跳ね返るし、フォトゲートを再び通過に戻ります。フォトゲート初期の通過時間を表示し、戻り移動時間を表示する '読む' 設定を切り替えることができます。プロセスを理解するための最初と戻り旅行中にグライダーの速度を計測するプロセスを繰り返します。速度はベクトル量なのでプラスになる最初の方向と戻り方向が負になります。

最初のセットの右側にトラックに 2 つ目のグライダーとフォトゲート タイマーを配置します。残りのグライダー 2、2 つの衝突が、グライダー 1 を押しください。グライダー 1 の初期の速度だけでなく、それぞれのグライダーの最終速度を記録します。システムは分離と運動量は測定後衝撃力の適用されているに注意してください。複数のデータ セットを取得する 3 回のこの手順を繰り返します。

次に、元の位置にグライダー、グライダー 2 ウェイト追加セットで、その質量を 2 倍にする場所します。この大量の設定の前の速度の測定のセットを繰り返し、これらの値を記録します。

最後に、元の位置に、グライダーをリセットし、グライダー 2 から、錘を削除します。この一連の測定、グライダー 2 で初期速度両方のグライダーは、衝突する前にプッシュを受信するようを与えられるでしょう。それぞれのグライダーの最初と最後の速度を記録し、3 回この手順を繰り返します。

最初グライダー 1 等しい固まりを含む最初の実験の移動、グライダー 1 グライダー 2 と衝突した後ほとんど完全な停止に来る。グライダー 2 衝突後の速度、衝突する前にグライダー 1 の速度に似ています。したがって、1 つのグライダーの運動量の変化が等しく、これが他の運動量の変更、反対、これはニュートンの第 3 法則の良い例

予想通り、システム全体の最初と最後の運動量がほぼ等しい、保全の勢いを反映しています。これらの運動量の値の不一致エラー測定誤差と完全にレベルされていないトラックを含む実験のこのタイプの予想と一致しています。

不平等な大衆を含む 2 番目の実験では、グライダー 1 重いグライダーとの衝突に続いて残りの部分に来ていないが、グライダー 2 にいくつかの勢いを伝授後の方向を反転させます。

もう一度、グライダーの運動量の変化が、同輩および反対トータル システムの運動量は保存されています。その最初と最後の運動エネルギーと同様、システムの運動量はほぼ保存されています。衝突はほぼ弾性とそのため無視できる外部摩擦力があるためにです。

反対の方向で動く等しい質量のグライダーを含む 3 番目の実験のためのグライダーと同様初期の運動量を所有しているし、運動量の大きさを維持しながら衝突した後彼らの方向を逆します。

トータル システムの運動量は、初期および最終の勢い値の不一致が必要な追加の速度計測のための前の実験と摩擦による潜在的に大きな損失よりも少し大きめに保存されています。

運動量保存の通常ないと考え、原則活動やイベントのすべてのマナーで顕著であります。勢いのない省エネ ロケット推進不可能でした。最初にロケットおよびその燃料動かず、ゼロの勢いを持っています。

しかし、急速に質量と運動量の両方を持つ使用済み核燃料を排出された、ロケットは上向きに推進、廃棄燃料の反対の方向に勢いの結果。これはロケット推力を作成し、何も反対することがなく空気や空間の推進方法について説明します。

大砲の発射は、保全の運動量を持つ顕著な関連付けです。

ロケット燃料システムのような銃器弾薬システムはまた残りの部分から始まります。ものすごいスピードで銃器の弾薬が発射されるときは、それに対抗する勢いに反対する必要があります。これは、反動し、非常に強力することができますと呼ばれます。

運動量保存のゼウスの紹介を見てきただけ。今原理運動量保存とこれを適用して問題を解決し、衝突の物理学を理解する方法を理解する必要があります。いつも見てくれてありがとう!