تکانه ( قسمت اول تکانه و ضربه )
به نام خدا
تکانه یکی دیگر از مباحث جذاب فیزیک است
در قسمت های قبل دانستیم که لختی تمایل اجسام برای رسیدن به وضعیت پایدار در حرکت است و همچنین دانستیم که لختی به دو دسته لختی اجسام ساکن و لختی اجسام متحرک تقسیم می شود. در این بخش به مطالعه ی لختی اجسام متحرک می پردازیم.
تکانه
هنگامی که یک اتومبیل و یک کامیون با سرعت برابر در حرکت اند ، با اطمینان می توان گفت که متوقف کردن کامیون سخت تر از متوقف کردن اتومبیل است.علت این واقعه این است که تکانه کامیون از تکانه اتومبیل بیشتر است. در واقع تکانه لختی اجسام متحرک است. برای آنکه تکانه را در اجسام بدست آورید می توانید از رابطه ی زیر استفاده کنید :
تکانه = جرم × سرعت
و به صورت ریاضی خواهیم داشت :
P = m.v
توجه کنید که تکانه کمیتی برداری است بنابراین دارای جهت واندازه است ، اگر در جسمی جهت سرعت مهم نباشد تکانه را به صورت زیر معرفی می کنیم :
تکانه = جرم × اندازه سرعت
که بازهم به صورت ریاضی می شود :
P = m.v
بیاد داشته باشید که یکای تکانه kg.m/s است
توجه کنید که جسمی که سرعتش صفر است تکانه ای ندارد . حال برای آنکه بهتر متوجه شوید به مثال زیر توجه کنید:
پرنده ای به جرم 150 گرم با سرعت 4 متر بر ثانیه در حال پرواز است و گنجشکی با جرم 75 گرم با سرعت 10 متر بر ثانیه در حال پرواز است ، تکانه کدام یک بیشتر است ؟ پرنده یا گنجشک؟
پاسخ: اگر جرم پرنده را m1 ( یادتان باشد که جرم را باید از گرم به کیلو گرم تبدیل کنید ) و سرعتش را v1 در نظر بگیریم خواهیم داشت :
p1 = m1.v1
و با جایگذاری داریم :
p1 = 0/15 × 4
p1 = 0/6
و برای گنجشک نیز اگر جرمش را m2 و سرعتش را v2 در نظر بگیریم داریم:
P2 = m2.v2
P2 = 0/075 × 10
P2 = 0/75
و نتیجه می گیریم که p1 < p2 بنابراین تکانه گنجشک بیشتر از تکانه پرنده است ( بنابراین متوقف کردن گنجشک سخت تر از متوقف کردن پرنده است ).
ضربه
هنگامی که تکانه ی جسمی تغییر می کند ، جرم یا سرعت و یا هر دو تغییر می کنند ( چون تکانه با جرم و سرعت رابطه دارد ) اگر سرعت جسم تغییر کند شتاب به وجود می آید ( به یاد بیاورید که شتاب آهنگ تغییرات سرعت است ) و ما می دانیم که عامل بوجود آورنده ی شتاب نیرو است . در نتیجه هر چه نیروی وارد بر جسمی بیشتر باشد ، تغییر سرعت و در نتیجه تکانه ی آن بیشتر است .
اما باید بدانیم که کمیتی دیگری که در تغییر تکانه اهمیت دارد زمان است یعنی اینکه نیرو تا چه مدتی بر جسم اثر می کند . هنگامی که شما اتومبیلی را با نیروی کوتاه مدتی هل می دهید تکانه ی جسم تغییر می کند اما اگر همین نیرو را در مدت زمان طولانی تری ایجاد کنید تغییر تکانه ی اتومبیل بیشتر می شود. بنابراین متوجه می شویم که اگر نیرویی در مدت زمان طولانی اعمال شود تکانه ی بیشتری از اعمال همان مقدار نیرو در زمان کوتاه تر بوجود می آورد.
اطلاعات خود را می توانیم به صورت رابطه ای با نام ضربه بیاوریم ، ضربه برابر است با :
ضربه = نیرو × زمان
و به زبان ریاضی خواهیم داشت :
j = F.t
در ادامه به طور دقیق تر با ضربه و رابطه ی آن با تکانه آشنا می شوید
