الوحدة الدولية لقياس الزخم

الوحدة الدولية لقياس الزخم هي

kg.m/s

زخم الجسم هو مقياس لمدى ايقافه

يعد مصطلح “اكتساب الزخم” من المصطلحات الأكثر شيوعًا وانتشاراً حول العالم

والتي كثيراً ما نجد أمثلة على

الزخم في حياتنا

، عادة ما نسمع أن الفرق الرياضية والمرشحين السياسيين لديهم “زخم كبير”. وفي هذا السياق، عادة ما يعني المتحدث باسم الفريق أن الفريق أو المرشح قد قطع أشواطا كبيرة في الآونة الأخيرة وأنه سيكون من الصعب على الخصم تغيير المسار. هذه هي النقطة الأساسية في الفيزياء ، على الرغم من أننا في الفيزياء نحتاج إلى أن نكون أكثر دقة.

فالزخم هو مقياس للكتلة المتحركة ، أي مقدار الكتلة مضروبًا في مقدار الحركة أو السرعة ، وعادة ما يتم إعطاءه الرمز p.

p=m⋅v

حيث (m) هي الكتلة ، والسرعة هي(s) ، الوحدات القياسية له هي {m / s} kg، ويكون دائمًا كمية متجهة. تعني هذه العلاقة البسيطة أن مضاعفة الكتلة أو السرعة.[1]

أنواع الزخم ووحدات قياسها

كما ذكرنا أعلاه ، فإن وحدات قياس الزخم ستكون حاصل ضرب وحدتي الكتلة والسرعة. تقاس الكتلة بالكيلوجرام والسرعة بالمللي ثانية ، وبالتالي ، فإن وحدة الزخم في النظام الدولي للوحدات ستكون كجم م / ث (-1).

الشيء المفيد في الزخم هو علاقته بالقوة. قد تتذكر من المعادلات الحركية التي تتغير في السرعة Δ v، يمكن أيضًا كتابتها كـ a⋅Δt.

يمكننا بعد ذلك أن نرى أن أي تغيير في الزخم بعد التسارع يمكن كتابته بالصيغة على سبيل المثال:

Δp

=m⋅Δv

=m⋅a⋅Δt

=F⋅Δt

وإذا أخذنا في الاعتبار الموقف الذي تكون فيه القوة معادلة لمعدل تغير الزخم: أي القوة = (التغيير في الزخم) / (الفاصل الزمني) إذن ، التغيير في الزخم = القوة * (الفاصل الزمني). لذلك ، يمكن أن تكون وحدة الزخم نيوتن ثانية (Ns) ، وفي نظام CGS”” ، إذا كانت الكتلة بالجرام والسرعة بالسنتيمتر في الثانية ، فإن وحدة القوة الدافعة ستكون جرام – سم في الثانية (g⋅cm / s).

وانواع الزخم هي كما يلي :

الزخم الزاوي

ينتج عن ضرب كتلة الجسم في سرعتها الزاوية ، وهذا يعني أن جسمًا واحدًا يمكن أن يتضمن على نوعان من الزخم

بحث عن الزخم

، على سبيل المثال ، تمتلك الأجسام الكوكبية مثل الأرض زخمًا أولًا يتم حسابه من نتائج حركتها بالنسبة إلى الشمس ، ثم زخمًا إضافيًا محسوبًا من سرعة دورانها على محورها. كلما كان الجسم أصغر ، زادت سرعة دورانه عندما يتحرك نتيجة للزخم الزاوي. يشير هذا إلى سبب دوران المتزلجين على الجليد بشكل سريع عندما يكونون منخفضين على الأرض وعندما تكون أذرعهم ملفوفة حول أنفسهم ، مقارنةً بالوقوف طويلاً وذراعهم مفتوحين على مصراعيها.[2]

الزخم الخطي

يُعرف أيضًا بالقوة ، وهي مقدار الكتلة المرتبطة بجسم يتحرك في مسار مستقيم. يمكن للجسم الخارجي ، الذي يمتلك قوته الخاصة ، تغيير مسار الكائن باستخدام نبضة خطية. على سبيل المثال ، إذا كنت تجري للأمام واصطدم بك الكلب عن طريق الخطأ ، فسيتغير مسارك وقد تسقط ؛ على أي حال، إذا صادفت شاحنة ذات لحظة خطية أعلى ، لأنه إذا كان وزنها كبيرًا ، فأنت محظوظ للبقاء على قيد الحياة. هذا لأن قوة الشاحنة أعلى من قوتك. تُستخدم دراسة الزخم أيضًا لفهم وتوقع كيف تغير الأشياء مسارها عندما تصطدم بجسم آخر ، مثل كرات البلياردو ، عندما تصطدم بكرة بيضاء.

الزخم في الفضاء

يعرف معظم الناس رؤية رواد الفضاء وهم يعملون في المدار. يبدو أنها تدفع الأشياء العائمة بحرية دون عناء. نظرًا لأن رواد الفضاء والأشياء التي يعملون معها في حالة سقوط حر ، فلا يتعين عليهم التعامل مع قوة الجاذبية. ومع ذلك ، لا تزال الأجسام المتحركة الثقيلة تمتلك نفس الزخم الذي تمتلكه على الأرض ، ويمكن أن يكون من الصعب تغيير هذا الزخم.

لنفترض حدوث حالة طوارئ في محطة فضائية وأن رائد الفضاء يحتاج إلى تحريك كبسولة فضائية حرة الطفو تبلغ 4000 كجم يدويًا بعيدًا عن منطقة الالتحام. على الأرض ، تعرف رائدة الفضاء أنها تستطيع تحمل وزن 50 كجم فوقها لمدة 3 ثوانٍ. ما مدى سرعة تحريك الكبسولة؟

نحسب أولاً الدافع الكلي الذي يمكن لرائد الفضاء تطبيقه. لاحظ أن رائد الفضاء يدفع عموديًا في كلتا الحالتين ، لذلك لا نحتاج إلى تتبع اتجاه القوة.

ما هو الدافع

الدافع هو مصطلح يحدد التأثير الكلي للقوة التي تعمل بمرور الوقت. يُعطى بشكل تقليدي الرمز j نص النهاية ويتم التعبير عنه بالثواني نيوتن.[1]

ولحساب القوة الثابتة، J = F⋅Δt.

كما رأينا سابقًا ، هذا يعادل تمامًا التغير في الزخم Δ p. يُعرف هذا التكافؤ باسم نظرية الزخم الدافع. بسبب نظرية الزخم النبضي ، يمكننا إجراء اتصال مباشر بين كيفية تأثير القوة على الجسم بمرور الوقت وحركة الجسم.

وتعد أحد الأسباب التي تجعل الدافع مهمًا ومفيدًا هو أنه في العالم الحقيقي ، غالبًا ما تكون القوى غير ثابتة. تميل القوى الناتجة عن أشياء مثل الأشخاص والمحركات إلى التراكم من الصفر بمرور الوقت وقد تختلف اعتمادًا على العديد من العوامل ، سيكون من الصعب للغاية تحديد التأثير الكلي لجميع هذه القوى بشكل مباشر.

عندما نحسب الدافع ، فإننا نضرب القوة في الوقت. هذا يعادل إيجاد المساحة تحت منحنى وقت القوة. هذا مفيد لأنه يمكن العثور بسهولة على المساحة لشكل معقد – قوة متغيرة – مثل مستطيل بسيط – قوة ثابتة. إن الدافع الصافي الكلي فقط هو ما يهم لفهم حركة الجسم بعد النبضة.

مفهوم الدافع الخارجي والداخلي على حد سواء للنظام أساسي أيضًا لفهم الحفاظ على الزخم.

الدافع محدد: وهو -Isp- هي مواصفات تُعطى عادةً للمحركات التي تنتج قوة دفع. المحركات النفاثة ومحركات الصواريخ هما مثالان شائعان. في هذا السياق ، يعتبر الدافع المحدد مقياسًا لكفاءة استخدام الوقود لإنتاج الدفع وهو أحد أهم المواصفات لمثل هذا المحرك.

نحسب أولاً الدافع الكلي الذي يمكن لرائد الفضاء تطبيقه ، لاحظ أن رائد الفضاء يدفع عموديًا في كلتا الحالتين ، لذلك لا نحتاج إلى تتبع اتجاه القوة.