بحث عن الزخم والدفع والتصادمات

كتابة م/ منى برعي - تاريخ الكتابة: 4 يوليو 2020 , 20:07
بحث عن الزخم والدفع والتصادمات

الزخم من القوانين المهمة في علم الفيزياء والرياضيات لذلك يُدرّس للطلاب ويُطلب منهم بحث عن الزخم والتصادمات وكذلك بحث عن الزخم والدفع  وكيفية قياس الزخم وبحث عن قانون الحفاظ على الزخم، حتى يكونوا على دراية بمفاهيم معنى الزخم وتأثيره على الأجسام بشكل نظري وإسقاطه على العالم من حولهم بشكل عملي.

ما هو معنى الزخم

الزخم مصطلح شائع نسبيًا في الرياضيات، وهو بالأصل مصطلح فيزيائي يشير إلى كمية الحركة التي يمتلكها الجسم، ويمكن تعريفه كما يلي:‏[1]

  • يمكن تعريف الزخم بأنه “الكتلة في الحركة”، فجميع الأجسام لها كتلة ؛ لذلك إذا كان الجسم يتحرك، يكون له زخم.‏
  • تكون كمية الزخم لأي كائن تعتمد على متغيرين: كتلة الاشياء ومدى سرعتها.‏
  • يتناسب الزخم بشكل مباشر مع كل من الكتلة والسرعة، حيث تؤدي الزيادة في الكتلة ضعفين أو ثلاثة أضعاف (مع ثبات السرعة) إلى زيادة ‏كمية الزخم بمقدار الضعفين أو الثلاثة أضعاف، وبالمثل فزيادة السرعة بمقدار ضعفين أو ثلاثة أضعاف في (مع ثبات الكتلة) ستؤدي إلى ‏زيادة بمقدار ضعفين أو ثلاثة أضعاف في كمية الزخم التي يمتلكها الجسم. ‏
  • يمكن كتابة المعادلة المُعبّرة عن هذا المفهموم كالتالي، زخم الجسم يساوي كتلة الجسم مضروبة في سرعة الجسم، الزخم = الكتلة * ‏السرعة.
  • الزخم كمية متجهة وليس كمية قياسية.

اقرأ أيضًا: مقدمة بحث رياضيات .. مقدمات بحوث رياضيات جاهزة للطباعة

كيف يتم قياس الزخم

في بحث عن الزخم ومعلومات عن كيف يتم قياس الزخم يمكن توضيح ذلك كما يلي:[2][1]

  • يتم قياس الزخم على النحو التالي ‏p=m.v‏ حيث‎ m ‎هي الكتلة و‎ v ‎هي السرعة.‏
  • توضح هذه المعادلة أن الزخم يتناسب طرديًا مع كتلة الجسم ويتناسب طرديًا مع سرعة الجسم.‏
  • تكون وحدات قياس الزخم وحدات كتلة مضروبة في وحدات السرعة، وحدة القياس القياسية للزخم هي كجم* م / ث.‏
  • يُعد الزخم كمية متجهة، بمعنى أنه يجب تضمين معلومات حول كل من حجم واتجاه الجسم المتحرك. ‏
  • يكون اتجاه متجه الزخم هو نفسه اتجاه سرعة الجسم المتحرك.‏

اقرأ أيضًا: بحث عن البرهان الجبري جاهز

بحث عن الزخم والتصادمات

التصادمات هو اسم لعملية يمارس فيها شيئان أو أكثر قوى نسبية على بعضها البعض خلال فترة زمنية قصيرة نسبيًا، مثال على ذلك المضرب الذي يضرب الكرة فهو مثال واضح على التصادم قبل الاتصال وبعده، وغالبًا ما يتم تجاهل تأثير القوى الخارجية أثناء التصادم، وهذه بعض النقاط المهمة التي يجب ذكرها في موضوع بحث عن الزخم والتصادمات.[3]

  • الزخم يكون في جميع التصادمات قبل وبعد التصادم ثابتًا.
  • الطاقة الحركية إذا كانت قبل وبعد التصادم متغيرة فهذا يعني أن هذا التصادم غير مرن.
  • الطاقة الحركية إذا كانت قبل التصادم هي نفسها كما بعد، فإن التصادم يكون مرنًا.
  • التفاعلات بين الجزيئات في الكيمياء هي أمثلة على التصادمات المرنة.
  • حساب الطاقة الحركية يكون باستخدام المعادلة التالية: بحث عن الزخم والتصادمات والدفع

أمثلة على بحث عن الزخم والتصادمات والطاقة الحركية

إذا اصطدمت سيارتان وجهُا لوجه ثم توقفت السيارتان بسبب الاصطدام، أجب عما يلي:

  • هل يتم الحفاظ على الزخم على الرغم من توقف السيارتين؟ نعم، على الرغم من عدم وجود زخم بعد الاصطدام، لم يكن هناك زخم كامل قبل التصادم، فالزخم هو كمية متجه، حيث يجب أن يكون الزخم الإيجابي لسيارة واحدة قد تم موازنته من خلال الزخم السلبي للسيارة الأخرى.
  • هل يتم الحفاظ على الطاقة الحركية على الرغم من توقف السيارتين؟ لا، فالطاقة الحركية كمية قياسية، وكلتا السيارتين كانت تتحرك ولديها طاقة حركية قبل الاصطدام، ولكن بعد الاصطدام فليس هناك طاقة حركية.

اقرأ أيضًا: مقدمة بحث علمي .. مقدمات بحوث علمية جاهزة للطباعة

بحث عن الزخم والدفع

إيقاف أي جسم به زخم يُعد صعبًا، ولإيقافه من الضروري تطبيق قوة ضد حركته لفترة زمنية معينة، فكلما زاد الزخم الذي يمتلكه الجسم، كان من الصعب إيقافه، وبالتالي فإن الأمر يتطلب قدرًا أكبر من القوة أو فترة زمنية أطول أو كليهما لإيقاف مثل هذا الشيء، وبما أن القوة تعمل على الجسم لفترة زمنية معينة حتى يتم تغيير سرعة الكائن وبالتالي يتغير زخم الكائن.[4]

مثال على بحث عن الزخم والدفع

لاستيعاب مفهوك الزخم والدفع ولكي لا تبدو معلومات مجردة، يمكن ملاحظة ذلك أثناء القيادة، عندما توقف سيارتك عند الاقتراب من إشارة المرور، تعمل الفرامل على تطبيق قوة على السيارة لفترة معينة من الوقت لتغيير زخم السيارة، حيث يمكن إيقاف جسم ذي زخم إذا تم تطبيق قوة ضده لفترة معينة من الوقت.

معادلات بحث عن الزخم والدفع

هذه المفاهيم السابقة هي مجرد ثمرة لقانون نيوتن الثاني الذي ينص على (F net = m * a) أن تسارع جسم ما يتناسب طردياً مع القوة الكلية المؤثرة على الجسم ويتناسب عكسيًا مع كتلة الجسم، حيث( a = التغير في السرعة / الوقت)، وينتج عن المساواة مايلي:

F = m * a أو F = m * ∆v / t

فإذا تم ضرب طرفي المعادلة أعلاه بالوقت t، فستكون المعادلة جديدة:

F * t = m * ∆v

  • يمكن القول من خلال هذه المعادلة أن حاصل ضرب القوة في الوقت يساوي حاصل ضرب الكتلة في التغير في السرعة.
  • يُعرف في الفيزياء مقدار قوة الزمن بالدفع، وبما أن الكمية m * v هي الزخم، يجب أن تكون الكمية m * Δv هي التغير في الزخم، قوة الدفع = التغير في الزخم
  • يواجه الجسم في التصادم قوة لفترة محددة من الوقت تؤدي إلى التغيير في الزخم، ونتيجة القوة التي تؤثر عليه لفترة معينة من الوقت هي أن كتلة الجسم إما تسرع أو تبطئ (أو يحدث تغير في الاتجاه).
  • يمكن التعبير عن ذلك في صيغة المعادلة F * t = m * Δ v.

شرح قانون الحفاظ على الزخم

لفهم قانون الحفاظ على الزخم وقت التصادم، يجب معرفة أنه يكون تغير الزخم للجسم 1 مساويًا ومعاكسًا في الإتجاه لزخم الجسم 2، أي أن الزخم الذي فقده الجسم 1 يساوي ‏الزخم المكتسب بواسطة الجسم 2، في معظم التصادمات بين جسمين أحدهما يبطئ ويفقد الزخم بينما يسرع الجسم الآخر ويكتسب الزخم.

إذا فقد ‏الجسم 1 مقدار 75 وحدة من الزخم، فإن الجسم 2 يكسب 75 وحدة من الزخم. ومع ذلك، فإن الزخم الكلي للجسمين هو ‏نفسه قبل التصادم كما هو بعد التصادم، حيث يتم الحفاظ على الزخم الكلي للنظام.

ملخص بحث عن الزخم وحفظه

يعتبر قانون الحفاظ على الزخم من أهم القوانين الفيزيائية، والتي تنص على أنه عندما يحدث تصادم بين الجسم 1 والجسم 2 في نظام معزول، فإن الزخم ‏الكلي للجسمين قبل الاصطدام يساوي الزخم الكلي للجسمين بعد الاصطدام، أي أن الزخم الذي فقده الجسم 1 يساوي الزخم المكتسب بواسطة الجسم 2‏‎.‎

اقرأ أيضًا: خاتمة بحث علمي .. خاتمات لابحاث علمية جاهزة للطباعة

تناولنا خلال المقال معنى الزخم وكيف يتم قياس الزخم وتفصيل بحث عن الزخم والتصادمات وكذلك بحث عن الزخم والدفع ومعرفة قانون الحفاظ على الزخم وشرحه.

المراجع

  1. ^ physicsclassroom.com , Momentum , 2/7/2020
  2. ^ chipola.edu , Momentum , 2/7/2020
  3. ^ bbc.co.uk , Collisions, explosions and impulse , 2/7/2020
  4. ^ physicsclassroom.com , Momentum Change and Impulse Connection , 2/7/2020
10627 مشاهدة