โมเมนตัม การชน (1)

ยอดวิว 0

แบบฝึกหัด

EASY

โมเมนตัม การชน (1) - pre-test

EASY

โมเมนตัม การชน (1) - post-test(easy)

HARD

โมเมนตัม การชน (1) post-test(hard)

เนื้อหา

การดลและแรงดล

โมเมนตัมเชิงเส้น (linear momentum) หรือ โมเมนตัม (momentum) แทนด้วยปริมาณเวกเตอร์ p with rightwards arrow on top เป็นปริมาณที่ใช้บรรยายสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ มีนิยามคือผลคูณระหว่างมวลกับความเร็วตามสมการ

   p with rightwards arrow on top equals m v with rightwards arrow on top                                   (1)
" โมเมนตัมมีทิศขนานกับความเร็วของวัตถุ
มีหน่วยวัดตามหน่วย SI เป็น กิโลกรัมเมตรต่อวินาที หรือ kg ms(-1) "

ตัวอย่าง เหตุการณ์และปรากฏการณ์ในชีวิตประจำวันที่สะท้อนให้เห็นนิยามของโมเมนตัม ได้แก่

“รถที่เคลื่อนที่เร็วจะมีโมเมนตัมที่มากกว่ารถที่มวลเท่ากันแต่เคลื่อนที่ช้า”
“การที่วัตถุมีโมเมนตัมมากกว่า ทำให้การที่จะทำให้วัตถุนั้นหยุดการเคลื่อนที่เป็นไปได้ยากกว่า และจะทำให้เกิดผลต่อสิ่งที่พยายามจะมาหยุดการเคลื่อนที่ได้มากกว่า"
  • เช่น รถบรรทุกที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงพุ่งเข้าชนต้นไม่ ย่อมสร้างความเสียหายต่อต้นไม้ได้มากกว่าการที่รถจักรยานที่ทั้งเบากว่าและเคลื่อนที่ช้ากว่าพุ่งเข้ามาชน

ในช่วงจังหวะที่วัตถุเกิดการชนหรือการเปลี่ยนโมเมนตัมในช่วงระยะเวลาสั้นๆ เช่น จากการเตะลูกบอล การตอกตะปู

จากกฎข้อที่สองของนิวตันที่ว่า

"อัตราการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมเทียบกับเวลามีค่าเท่ากับแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุนั้น ช่วงเวลาที่สั้นส่งผลให้แรงที่กระทำนั้นมีค่ามากจนทำให้เราสามารถละเลยผลที่เกิดจากแรงในส่วนอื่นได้ " 

ซึ่งเมื่อพิจารณากราฟของแรงเทียบกับเวลา พบว่า

  • ในขณะที่เกิดการชน ขนาดของแรงมีค่าเพิ่มสูงขึ้นจนมากเพียงพอที่จะทำให้ลูกเทนนิสเกิดการเปลี่ยนรูปร่างได้ ก่อนที่จะลดลงเหลือ 0 อย่างรวดเร็วดังแสดงในกราฟสำหรับการเคลื่อนที่ใน 1 มิติ

ค่าของแรงเฉลี่ย F with rightwards arrow on top ในช่วงเวลา capital delta t
สามารถเขียนให้อยู่ในรูปการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมใน 1 มิติได้ดังสมการ

                  F with rightwards arrow on top equals fraction numerator increment p over denominator increment t end fraction
นั่นคือ    capital delta p equals F with rightwards arrow on top capital delta t                           (4)

เรียกการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมนี้ว่า 

การดล (Impulse) ซึ่งเป็นผลคูณของแรงเฉลี่ย F with rightwards arrow on topกับความยาวของช่วงเวลา increment t
  • การดล increment p มีหน่วยเป็น กิโลกรัมเมตรต่อวินาที เช่นเดียวกับโมเมนตัม 
  • แรงดลเฉลี่ย F with rightwards arrow on top มีหน่วยเป็นนิวตัน