Kategoria: Przestrzeń i energia
TRUDNE DO UWZGLĘDNIENIA
Jest trudniej wprawić w ruch obiekty ciężkie niż lekkie. Uwzględnianie więc samej prędkości przy określaniu ,,ilości ruchu” nie wystarcza. Potrzebna jest j jeszcze masa ciała. Ciężki obiekt poruszający się powoli może przecież mieć w sobie więcej „ruchu” niż lekki poruszający się prędko, jeśli mierzymy ten ruch przez oddziaływania z innymi obiektami.Najprostszą, jaką możemy utworzyć, wielkością zależną od masy i prędkości jest po prostu iloczyn masy m i prędkości v. Ten iloczyn, mv, nazywa się pędem. Jest to wyjątkowo fundamentalna wielkość. Przypuśćmy, że zostaną zmierzone pędy dwóch zderzających się obiektów przed i po zderzeniu . Stwierdzimy wtedy, że całkowity pęd przed zderzeniem (policzony wektorowo, tzn. z wzięciem pod uwagę kierunku ruchu każdego obiektu) jest taki sam jak całkowity pęd po zderzeniu.
POJĘCIE PĘDU
Choć pojęcie pędu ma wielkie znaczenie, samo w sobie nie wystarcza do scharakteryzowania w pełni ruchu. Pomyślmy o zatrzymaniu powoli jadącego samochodu za pomocą siły mięśni. Trzeba się przy tym dobrze napocić i to niezależnie od tego, w jakim kierunku jedzie samochód (pod warunkiem, że jedzie po płaskiej drodze). Pęd jest wielkością ukierunkowaną, ilość potu taką wielkością nie jest. Tracimy wiele energii mięśni na zniszczenie ruchu. Podobnie trzeba wiele tej energii, aby samochód wprawić w ruch. Przyjęliśmy tu potoczne rozumienie pojęcia energii. Ruch więc również jest charakteryzowany przez nieukie- runkowaną (w języku fachowym — skalarną) wielkość — ilość energii.
PORUSZAJĄCE SIĘ CIAŁO
Poruszające się ciało można traktować jak ciało mające energię ruchu, zwaną energią kinetyczną, która, antropomorficznie rzecz biorąc, jest miarą ilości potu wydzielanego przez mięśnie przy zatrzymywaniu go.Jak określamy ilościowo energię kinetyczną za pomocą masy bezwładnej i prędkości? Nie ma prostej, intuicyjnie zrozumiałej odpowiedzi na to pytanie. Podobnie jak pęd, energia kinetyczna powinna być proporcjonalna do masy ciała i powinna w pewien sposób rosnąć wraz z jego prędkością, ale, aby to zweryfikować, musimy przebadać dużą liczbę zderzeń. Okazuje się, że wielkością o dużym znaczeniu jest iloczyn masy i połowy kwadratu prędkości, czyli w zapisie symbolicznym mv2
MAŁE NIEZGODNOŚCI
Jej znaczenie tkwi w fakcie, że wielkość ta, podobnie jak pęd, jest zachowywana podczas zderzenia bil. Całkowita energia kinetyczna bil przed zderzeniem jest równa ich całkowitej energii kinetycznej po zderzeniu. Zasady zachowania pędu i energii kinetycznej pozwalają nam przewidzieć skutki wszelkich zderzeń między bilami. Małe niezgodności, jakie pojawiają się przy porównywaniu danych przewidywanych i doświadczalnych, mogą być spowodowane wytworzeniem się ciepła (ruchu wewnętrznego) podczas zderzenia, pokonywaniem oporu powietrza i tarciem między bilami i stołem. Jednakże w starannie przeprowadzonym eksperymencie efekty te są tak małe, że możemy je zaniedbać i nie wątpić, iż nasze pojęcia pędu i energii kinetycznej są naprawdę właściwe.
Loading ...
