Hybnost
Věda o hybnosti
Hybnost lze chápat jako množství pohybu, které objekt vykonává. Hybnost je určena hmotností objektu (kolik se pohybuje) a jeho rychlostí (jak rychle se pohybuje). Ve fyzice je hybnost vyjádřena jako „p“, takže rovnice pro určení hybnosti je p = mv (hybnost se rovná hmotnosti krát rychlost). Těžší objekt, jako je bowlingová koule, pohybující se stejnou rychlostí jako lehčí objekt, jako je kopaná koule, by měl podle fyzikálních zákonů větší hybnost.
V tomto STEM laboratoři musíte porozumět hybnosti a tomu, jak ovlivňuje srážky, protože později budete soutěžit v bowlingové hře s názvem Strike Challenge. Naprogramujete Speedbota tak, aby narazil do míče, srazil kuželky a získal tak nejvyšší skóre. Zamysleme se nad tím, co se stane, když se dva objekty srazí. Přenášejí kinetickou energii, ano. Hybnost každého ze dvou srážejících se objektů před srážkou však může předpovědět, jak budou oba objekty reagovat po srážce. K této myšlence se vrátíme později.
Motivovat diskusi
Úvaha o hybnosti v rámci diskuse je dobrým způsobem, jak vést studenty k jejímu pochopení. Tato STEM laboratoř se zaměří na hybnost robota při srážce s míčem.
Následující otázky lze zdůvodnit v metrických jednotkách, jak jsou psány, nebo v imperiálních mílích, librách a stopách za sekundu. Úvaha by měla být stejná bez nutnosti konverzí.
Otázka:Která z těchto koulí má větší hybnost: koule kutálející se rychlostí 8 km za hodinu nebo stejná koule kutálející se rychlostí 10 km za hodinu?
Odpověď:Koule kutálející se rychlostí 10 km za hodinu má větší hybnost, protože se pohybuje rychleji.
Otázka:Která z těchto možností má větší hybnost: průměrně velké auto jedoucí rychlostí 90 km/h nebo autobus jedoucí rychlostí 90 km/h?
Odpověď:Autobus jedoucí rychlostí 90 km/h má větší hybnost, protože má větší hmotnost.
Otázka:Která z těchto možností má větší hybnost: jízdní kolo šlapané do kopce, nebo stejné jízdní kolo šlapané z kopce?
Odpověď:Jízdní kolo šlapané z kopce má větší hybnost, protože klesající sklon kopce i šlapání zrychlují jeho rychlost - pokud není zároveň použit brzdný systém.
Otázka:Co byste raději viděli, kdyby se s vámi srazilo: kamion o hmotnosti 1000 kg pohybující se rychlostí 1 metr za minutu, nebo meloun o hmotnosti 1 kg pohybující se rychlostí 1000 metrů za sekundu?
Odpověď:Kamion by vás mohl srazit, ale nepohybuje se dostatečně rychle, aby vás vážně zranil, zatímco meloun pohybující se rychlostí 1000 m/s by vás mohl zabít. To zdůrazňuje, že množství hybnosti souvisí s množstvím energie přenesené z objektu během srážky. Samotná hmotnost objektu nestačí k určení, kolik destruktivní energie dodá během srážky. Také musíme zvážit, jak rychle se pohybuje.