Ορμή
Η Επιστήμη της Ορμής
Η ορμή μπορεί να θεωρηθεί ως η ποσότητα κίνησης που έχει ένα αντικείμενο. Η ορμή καθορίζεται από τη μάζα του αντικειμένου (πόσο κινείται) και την ταχύτητά του (πόσο γρήγορα κινείται). Στη φυσική, η ορμή αναπαρίσταται με "p", επομένως η εξίσωση για τον προσδιορισμό της ορμής είναι p = mv (η ορμή ισούται με τη μάζα επί την ταχύτητα). Ένα βαρύτερο αντικείμενο, όπως μια μπάλα του μπόουλινγκ, που ταξιδεύει με την ίδια ταχύτητα με ένα ελαφρύτερο αντικείμενο, όπως μια μπάλα του μπόουλινγκ, θα είχε μεγαλύτερη ορμή σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής.
Για αυτό το Εργαστήριο STEM, πρέπει να κατανοήσετε την ορμή και πώς επηρεάζει τις συγκρούσεις, επειδή αργότερα, θα αγωνιστείτε σε ένα παιχνίδι μπόουλινγκ που ονομάζεται Strike Challenge. Θα προγραμματίσετε το Speedbot να τρέχει πάνω σε μια μπάλα για να ρίχνει καρφίτσες και να κερδίζει την υψηλότερη βαθμολογία. Ας σκεφτούμε τι συμβαίνει όταν δύο αντικείμενα συγκρούονται. Μεταφέρουν κινητική ενέργεια, ναι. Αλλά, η ορμή καθενός από τα δύο συγκρουόμενα αντικείμενα πριν από τη σύγκρουση μπορεί να προβλέψει πώς θα αντιδράσουν τα δύο αντικείμενα μετά τη σύγκρουση. Θα επανέλθουμε σε αυτήν την ιδέα αργότερα.
Παρακινήστε τη συζήτηση
Η συλλογιστική σχετικά με την ορμή σε μια συζήτηση είναι ένας καλός τρόπος για να καθοδηγήσετε τις προσπάθειες των μαθητών σας να την κατανοήσουν. Το επίκεντρο αυτού του εργαστηρίου STEM θα είναι η ορμή του ρομπότ καθώς συγκρούεται με μια μπάλα.
Οι ακόλουθες ερωτήσεις μπορούν να διατυπωθούν σε μετρικές μονάδες όπως γράφονται ή σε αυτοκρατορικά μίλια, λίβρες και πόδια ανά δευτερόλεπτο. Η συλλογιστική θα πρέπει να είναι η ίδια χωρίς την ανάγκη μετατροπών.
Ε:Ποιο από αυτά έχει μεγαλύτερη ορμή: μια σφαίρα που κυλά με 8 χλμ. την ώρα ή η ίδια σφαίρα που κυλά με 10 χλμ. την ώρα;
Α:Η σφαίρα που κυλά με 10 χλμ. την ώρα έχει μεγαλύτερη ορμή επειδή κινείται πιο γρήγορα.
Ε:Ποιο από αυτά έχει μεγαλύτερη ορμή: ένα αυτοκίνητο μέσου μεγέθους που κινείται με 90 χλμ. την ώρα ή ένα λεωφορείο που κινείται με 90 χλμ. την ώρα;
Α:Το λεωφορείο που κινείται με 90 χλμ. την ώρα έχει μεγαλύτερη ορμή επειδή έχει μεγαλύτερη μάζα.
Ε:Ποιο από αυτά έχει μεγαλύτερη ορμή: ένα ποδήλατο που ανεβαίνει έναν λόφο ή το ίδιο ποδήλατο που κατεβαίνει έναν λόφο;
Α:Το ποδήλατο που κατεβαίνει τον λόφο έχει μεγαλύτερη ορμή επειδή η κατηφορική ράμπα του λόφου και το πετάλι επιταχύνουν και τα δύο την ταχύτητά του - εκτός εάν εφαρμόζεται και σύστημα πέδησης.
Ε:Ποιο θα προτιμούσατε να συγκρουστεί μαζί σας: ένα φορτηγό 1000 κιλών που κινείται με 1 μέτρο ανά λεπτό ή ένα πεπόνι 1 κιλού που κινείται με 1000 μέτρα ανά δευτερόλεπτο;
Α:Το φορτηγό μπορεί να σας ρίξει κάτω, αλλά δεν κινείται αρκετά γρήγορα για να σας τραυματίσει σοβαρά, ενώ το πεπόνι που κινείται με 1000 m/s θα μπορούσε να σας σκοτώσει. Αυτό υπογραμμίζει ότι η ποσότητα της ορμής σχετίζεται με την ποσότητα ενέργειας που μεταφέρεται από ένα αντικείμενο κατά τη διάρκεια μιας σύγκρουσης. Η μάζα ενός αντικειμένου από μόνη της δεν είναι αρκετή για να προσδιορίσει πόση καταστροφική ενέργεια παρέχει κατά τη διάρκεια μιας σύγκρουσης. Πρέπει επίσης να λάβουμε υπόψη πόσο γρήγορα κινείται.