Momentumin tiede
Vauhtia voidaan ajatella kohteen liikkeen määränä. Liikevoima määräytyy kohteen massasta (kuinka paljon liikkuu) ja sen nopeudella (kuinka nopeasti se liikkuu). Fysiikassa liikemäärää edustaa "p", joten liikemäärän määrittämisyhtälö on p = mv (liikemäärä on yhtä suuri kuin massa kertaa nopeus). Raskaammalla esineellä, kuten keilapallolla, joka kulkee samalla nopeudella kuin kevyempi esine, kuten potkupallo, olisi fysiikan lakien mukaan suurempi liikemäärä.
Tässä STEM-laboratoriossa sinun on ymmärrettävä vauhti ja kuinka se vaikuttaa törmäyksiin, koska myöhemmin kilpailet keilailupelissä nimeltä Strike Challenge. Ohjelmoit Speedbotin törmäämään palloon, jotta voit kaataa keiloja ja ansaita korkeimman pistemäärän. Ajatellaanpa, mitä tapahtuu, kun kaksi esinettä törmäävät toisiinsa. Ne siirtävät kineettistä energiaa, kyllä. Mutta kummankin törmäyksen vauhti ennen törmäystä voi ennustaa, kuinka kaksi kohdetta reagoivat törmäyksen jälkeen. Palaamme tähän ajatukseen myöhemmin.
Motivoi keskustelua
Keskustelun vauhdin pohdiskelu on hyvä tapa ohjata oppilaitasi ponnisteluja sen käsitteellistämiseen. Tämän STEM-laboratorion painopiste on robotin vauhdissa, kun se törmää pallon kanssa.
Seuraavat kysymykset voidaan perustella metrisinä yksiköinä kirjoitettuna tai maileina, punteina ja jalkoina sekunnissa. Perustelujen tulee olla samat ilman muunnoksia.
K: Kummalla näistä on enemmän vauhtia: pallolla, joka vierii 8 km/h nopeudella vai samalla pallolla, joka vierii nopeudella 10 km/h?
A: 10 km/h pyörivällä pallolla on enemmän vauhtia, koska se liikkuu nopeammin.
K: Kummalla näistä on enemmän vauhtia: keskikokoisella autolla, joka ajaa 90 km/h, vai bussilla, joka ajaa 90 km/h?
A: Bussilla, joka ajaa 90 km/h, on enemmän vauhtia, koska sillä on enemmän massaa.
K: Kummalla näistä on enemmän vauhtia: polkupyörää polkemassa mäkeä ylös vai samaa polkupyörää polkemassa mäkeä alas?
A: Mäkeä alas polkevalla pyörällä on enemmän vauhtia, koska mäen alaspäin ramppi ja polkeminen kiihdyttävät sen nopeutta - ellei ole käytössä myös jarrujärjestelmää.
K: Kumman törmäisit mieluummin kanssasi: 1000 kg:n kuorma-auton nopeudella 1 metri minuutissa vai 1 kg:n melonin nopeudella 1000 metriä sekunnissa?
A: Kuorma-auto saattaa kaataa sinut, mutta se ei liiku tarpeeksi nopeasti vahingoittaakseen sinua vakavasti, kun taas meloni, joka liikkuu nopeudella 1000 m/s, voi tappaa sinut. Tämä korostaa, että liikemäärä on suhteessa esineestä törmäyksen aikana siirtyneen energian määrään. Esineen massa ei yksin riitä määrittämään, kuinka paljon tuhoavaa energiaa se tuottaa törmäyksen aikana. Meidän on myös otettava huomioon, kuinka nopeasti se liikkuu.