تکانه ( قسمت سوم - پایستگی تکانه و برخورد ها )
پایستگی تکانه یکی دیگر از مفاهیم جذاب و مهم در فیزیک است
پایستگی تکانه
هنگامی که به بررسی قانون دوم نیوتون پرداختیم دانستیم که برای اینکه جسمی شتاب بگیرد باید به آن نیرو وارد شود . در ادامه دانستیم برای اینکه تکانه ی جسمی تغییر کند باید به آن ضربه وارد شود.
باید این نکته را بدانید که فقط ضربه ی خارجی می تواند تکانه یک دستگاه را تغییر دهد ( برای آنکه بهتر متوجه شوید دوباره مبحث دستگاه را مطالعه کنید.) ، مثلا هنگامی که شما داخل اتومبیل نشسته اید نمی توانید با فشار آوردن به داشبورد اتومبیل را به حرکت در آورید و تاثیری در تکانه اتومبیل داشته باشید. زیرا فشاری که شما به داشبورد می آورید نیروی داخلی است و خنثی می شود.
برای آنکه تکانه ی اتومبیل را تغییر دهید ، به فشار یا کششی خارجی نیازمند هستید . اگر هیچ نیروی خارجی ای وجود نداشته باشد ، ضربه ی خارجی به وجود نمی آید و تغییر تکانه غیر ممکن است . با توجه به آنچه گفته شد می توانیم قانون زیر را نتیجه بگیریم :
تکانه ی دستگاه در نبود نیروی خارجی تغییر نمی کند
برخورد ها
هنگامی که دو جسم با تکانه های متفاوت به یکدیگر برخورد می کنند تکانه ی خالص در آن ها تغییر نمی کند . باید بدانید که تکانه در برخورد ها پایسته است ( یعنی تکانه ی خالص دستگاه اجسام برخورد کننده قبل و بعد از برخورد تغییر نمی کند ، زیرا نیرو هایی که در هنگام برخورد وارد می شوند نیرو های داخلی اند ( یعنی نیرو هایی هستند که در خود دستگاه کنش و واکنش می کنند . فقط توزیع تکانه موجود قبل از برخورد صورت می گیرد ))
با توجه به نکاتی که گفته شود می توان نتیجه گرفت که در هر برخورد :
تکانه خالص قبل از برخورد = تکانه خالص بعد از برخورد
و به زبان ریاضی داریم
بعد(mv) = قبل(mv)
هنگامی که به مطالعه ی برخورد ها می پردازیم با دو گونه ی برخورد مواجه می شویم : 1- برخورد کشسان 2- برخورد ناکشسان
برخورد کشسان نوعی برخورد میان اجسام است که در آن اجسام برخورد کننده پس از برخورد بدون تغییر شکل دایمی یا تولید گرما برمی گردند. اما برخورد ناکشسان نوعی برخورد میان اجسام است که با تغییر شکل و تولید گرما ، و یا هر دو مشخص می شوند ، در برخورد ناکشسان دو جسم به هم می چسبند . حال که با مفاهیم این قسمت آشنا شدید مثال های زیر را در ذهن خود تحلیل کنید:
1) فرض کنید که دو واگن قطار با جرم های یکسان m که یکی ساکن است و دیگری با سرعت 10 متر بر ثانیه در حال حرکت است وجود دارد ، اگر واگن متحرک به واگن ساکن برخورد کند و به آن متصل شود سرعت واگن ها چقدر می شود؟
پاسخ : بر طبق قانون پایستگی تکانه داریم :
بعد(mv خالص) = قبل(mv خالص)
بعد(2m × V) = قبل(m× 10)
و V = 5 m/s بنابراین سرعت حاصل 5 متر بر ثانیه می شود.
2) اگر دو اتومبیل با تکانه های یکسان به یکدیگر در جهت مخالف برخورد کنند چه اتفاقی رخ می دهد ؟
پاسخ : باید بدانید که تکانه کمیتی است برداری ، بنابراین دارای جهت و بزرگی می باشد . از آنجا که در مثال بالا تکانه ها با یکدیگر برابرند و برخوردشان در خلاف جهت یکدیگر است. بنابراین از لحاظ جمع برداری یکدیگر را خنثی می کنند و تکانه صفر می شود . در نتیجه اتومبیل ها پس از برخورد از حرکت باز می ایستند و پس از برخورد لاشه های اتومبیل به یکدیگر می چسبند .
