اگر کامیون و اتومبیلی با سرعت یکسان در حرکت باشند. متوقف کردن کامیون سنگین، بسیار دشوارتر از متوقف کردن اتومبیل سبک است. چرا؟
تکانه عبارت است از اینرسی(لختی) در حرکت و برابر با حاصل ضرب جرم جسم در سرعت آن است.
پس کامیون به دلیل جرم بیشتر دارای تکانه بیشتری نسبت به اتومبیل بوده و متوقف کردن آن مشکل است.
وقتی تکانه یا هر کمیت فیزیکی دیگری تغییر نکند، گوییم آن کمیت پایسته است.
قانون پایستگی تکانه: در غیاب نیروهای خارجی، تکانه سیستم ثابت و بدون تغییر باقی می ماند.
کاربرد پایستگی تکانه و انرژی
گهواره نیوتن متشکل از تعدادی گوی فلزی که با سیم های نازک از چارچوبی آویزان شده است. هنگامی که یک گوی از گهواره بلند کرده و رها کنید تا به گوی بعدی بخورد؛ گوی در انتهای مخالف به بالا پرتاب می‌شود. در زمان برگشت به گوی‌های دیگر ضربه می‌زند، مجدد گوی انتهایی در طرف مخالف به بالا پرتاب می‌شود و این حرکت زنجیره‌ای ادامه پیدا می‌کند.
این گهواره پایستگی تکانه را نشان می‌دهد. یعنی هنگامی که دو جسم با یکدیگر برخورد می‌کنند، مجموع تکانه این اجسام قبل و بعد از برخورد مساوی است.
حال اگر دو گوی از یک سمت گهواره به بالا کشیده و رها شوند، دو گوی در طرف مقابل به بالا پرتاب خواهند شد و برای مدتی این رفت و برگشت ادامه خواهد یافت.
این تداوم نوسان گوی‌ها همچنین نشان دهنده قانون مهمی دیگری است، یعنی پایستگی انرژی (انرژی نه خلق و نه نابود می‌شود، بلکه از شکلی به شکل دیگر تبدیل می‌شود.)
نکته: توپ هايي که در وسط قرار دارند با اينکه ضربه از آنها رد مي شود هيچ عکس العملی از خود نشان نمي دهند.
نحوه کار با شبیه ساز
در ابتدای ورود، حرکتِ تعدادی از گوی ها را مشاهده می کنید، کافی است روی دکمه قرمز کلیک کنید تا از حرکت بایستند. در ادامه تعداد گوی مدنظر خود را در یکی از سمت ها به بالا حرکت دهید و دکمه سبز را فشار دهید. برای شنید صدای برخورد گوی های فلزی کافی است دکمه آبی رنگ را فعال کنید.
دکمه زرد توقف لحظه ای بوده و با هربار کلیک روی آن گوی(ها) به طور موقت به حرکت خود ادامه داده و سپس می ایستند.
همچنین برای مشاهده نوسان ها و حرکت های تصادفی می توانید روی دکمه تاس کلیک کنید تا به صورت تصادفی تعدادی گوی را به نوسان در آورد.
پرسش مهم:
اگر با شبیه ساز کار کنید کاملا متوجه می شوید که با رها کردن 2 گوی، در سمت دیگر نیز 2 گوی به حرکت در می آیند که نشان دهنده پایستگی تکانه است. اما اگر با رها کردن 2 گوی، در سمت مخالف 1 گوی حرکت کند طبق پایستگی تکانه باید سرعت آن گوی دو برابر شود اما این پدیده هرگز رخ نمی دهد. در پایستگی تکانه مشکلی وجود ندارد، پس چرا این اتفاق رخ نمی دهد؟
ایده ها و پیشنهادات خود را در بخش "پرسش و پاسخ" برای ما ارسال کنید.
- آشنایی با تکانه و ضربه
- مطالعه رابطه تکانه و کاربرد آن
- آزمایش پایستگی تکانه با گهواره نیوتن
- بررسی رفتار جالب این وسیله طبق پایستگی تکانه و انرژی
محمدرضا امیدی۱۰۲
۳ آذر ۱۴۰۱من فکر نمیکردم که گهواره نیوتون به صورت مجازی هم باشه
علی کرمی
در بیازما خیلی از آزمایش ها به صورت مجازی وجود داره و اگر آزمایش خاصی هم مدنظرتون بود می تونید اطلاع بدین که در صورت مهیا بودن شرایط آماده کنیم.
موفق و پیروز باشید.