حفظ الزخم الخطي

‫زخم الحركة هو الكتلة ضرب السرعة المتجهة للشيء.‬ هذه كرة بلياردو. ماذا يحدث عندما تصطدم بكرة أخرى بضربة عالية مستقيمة؟ هممم، توقفت الكرة الأولى وابتعدت الثانية بدلا منها… …بنفس السرعة المتجهة. ما الذي حدث هنا؟ إنتقل زخم حركة الكرة الأولى إلى الثانية. قبل الإصطدام تحركت الكرة الأولى، وبعده، تحركت الثانية فقط. إذا فزخم الحركة يمكن أن ينتقل من شيء لآخر! عندما توقفت الكرة، انخفض زخم حركتها. يزيد زخم الحركة للكرة الأخرى، فتتحرك… …بنفس السرعة المتجهة للكرة الأولى. ما مقدار زخم الحركة المنقول؟ لننظر لكمية الزخم للكرتين معا. كتلتا الكرتين متساويتين. زخم الحركة يساوي كتلة الشيء ضرب سرعته المتجهة. هذا يعني أن زخم حركة الكرة الثابتة هو صفر. السرعة المتجهة للكرة الأولى قبل الإصطدام تساوي سرعة الكرة الثانية بعد الاصطدام. لننظر لزخم حركة الكرتين مجتمعا: إجمالي زخم الحركة… متساو قبل وبعد الاصطدام. انخفضت السرعة المتجهة للكرة الأولى بنفس مقدار زيادة السرعة المتجهة للكرة الثانية. بالتالي فإن زخم حركة الكرة الأولى انخفض بنفس مقدار زيادة زخم الحركة للكرة الثانية. الزخم الكلي محفوظ. ولكن كيف؟ التغير في زخم الحركة هو الاندفاع. والاندفاع يمكن أن يكتب: القوة ضرب الزمن. عندما يحدث اندفاع خلال فترة قصيرة من الزمن، كما هو الحال هنا، فهذا يسمى في الفيزياء بالتصادم. لننظر إلى القوة والزمن في هذه الحالة. عندما تصطدم الكرة الأولى بالثانية، فإنها تؤثر عليها بقوة. يقول قانون نيوتن الثالث أنه بالتالي، ستؤثر الكرة الثانية أيضا على الأولى بقوة… مساوية في المقدار… في الإتجاه المعاكس. حسنا، هذه هي القوى الموجودة هنا. ماذا عن الزمن؟ حسنا، تتصادم الكرات خلال وقت متساو تماما. ما دامت الكرات متصلة فكلاهما في حالة تصادم بعضهما، أليس كذلك؟ قوتين متساويتان في المقدار، متعاكستان في الإتجاه، خلال فترة متساوية من الوقت. إذا نظرنا إلى الكرتين معا، نرى أن الاندفاع في أحد الاتجاهين هو نفس مقدار الاندفاع في الإتجاه الآخر، بينما الاتجاه معاكس تماما. لذا فمجموع الاندفاع للكرتين يساوي… صفر. الاندفاع هو التغير في زخم الحركة، ولذا لا يتغير إجمالي زخم الحركة. زخم الحركة محفوظ. هذا هو قانون حفظ الزخم الخطي. إجمالي الزخم قبل التصادم يساوي إجمالي الزخم بعد التصادم. لنشاهد كيم وجيني! كيم تلحق بجيني وتمسك بها، ثم تستمران في التقدم ولكن بسرعة متجهة مختلفة. قانون حفظ الزخم الخطي يقول أن إجمالي الزخم الخطي قبل التصادم يساوي إجمالي الزخم الخطي بعد التصادم. زخم الحركة هو الكتلة ضرب السرعة المتجهة للشئ. الكتلة ضرب السرعة المتجهة لكيم زائد الكتلة ضرب السرعة المتجهة لجيني يساوي مجموع كتلتيهما ضرب سرعتهما المتجهة الموحدة بعد التصادم. لديهما نفس الكتلة M، وكيم تصل بثلاث أضعاف السرعة المتجهة لجيني. ماذا ستكون سرعتهما المتجهة بعد التصادم؟ أوقف الفيديو وحاول حلها بنفسك. قانون حفظ الزخم الخطي يقول أن إجمالي الزخم قبل التصادم يساوي إجمالي الزخم بعد لتصادم. إذا p قبل التصادم هي: M ضرب ثلاثة V زائد M ضرب V تساوي 4MV الكتلة بعد التصادم تساوي اثنان M لذا فالسرعة المتجهة بعد التصادم يجب أن تساوي: 4MV تقسيم ‫اثنان M.‬ أي إثنان V إنهما تتحركان الآن معا أبطأ مما كانت عليه كيم، ولكن أسرع مما كانت عليه جيني قبل التصادم. ‫قانون حفظ الزخم الخطي‬: إجمالي الزخم قبل التصادم يساوي إجمالي الزخم بعد التصادم.‬