A lendület tudománya
A lendület az objektum mozgásának mértékeként fogható fel. A lendületet a tárgy tömege (mennyit mozog) és sebessége (milyen gyorsan mozog) határozza meg. A fizikában a lendületet "p" jelöli, így az impulzus meghatározására szolgáló egyenlet p = mv (a lendület egyenlő a tömeg szor a sebességgel). A fizika törvényei szerint egy nehezebb tárgy, mint egy tekelabda, amely ugyanolyan sebességgel halad, mint egy könnyebb tárgy, mint egy rúgólabda.
Ehhez a STEM Labhoz meg kell értened a lendületet és azt, hogy ez hogyan befolyásolja az ütközéseket, mert később a Strike Challenge nevű bowling játékban fogsz versenyezni. A Speedbotot úgy kell beprogramoznod, hogy belefusson egy labdába, hogy leüthesd a csapokat és megszerezd a legmagasabb pontszámot. Gondoljuk végig, mi történik, ha két tárgy ütközik. Kinetikus energiát adnak át, igen. De a két ütköző objektum ütközés előtti lendülete előre jelezheti, hogy a két objektum hogyan reagál majd az ütközés után. Erre a gondolatra később még visszatérünk.
Motiválja a beszélgetést
A megbeszélésen belüli lendületről szóló érvelés jó módja annak, hogy irányítsa a hallgatók erőfeszítéseit a konceptualizálásra. A STEM Lab középpontjában a robot lendülete áll, amint egy labdával ütközik.
A következő kérdéseket metrikus mértékegységben, vagy angol mérföldben, fontban és láb per másodpercben lehet megindokolni. Az indoklásnak azonosnak kell lennie, anélkül, hogy átalakításra lenne szükség.
K: Ezek közül melyiknek van nagyobb lendülete: egy 8 km/órás sebességgel gördülő gömbnek vagy ugyanennek a gömbnek, amely 10 km/h sebességgel gördül?
A: A 10 km/h sebességgel gördülő gömbnek nagyobb a lendülete, mert gyorsabban mozog.
K: Ezek közül melyiknek van nagyobb lendülete: egy átlagos méretű autónak, amely 90 km/órás sebességgel halad, vagy egy 90 km/órás autóbusznak?
A: A 90 km/órás sebességgel közlekedő busznak nagyobb a lendülete, mert nagyobb a tömege.
K: Ezek közül melyiknek van nagyobb lendülete: egy biciklinek pedáloznak felfelé, vagy ugyanazt a kerékpárt, ha lefelé pedáloznak egy dombról?
A: A hegyről lefelé pedálozott kerékpárnak nagyobb a lendülete, mert a lejtőn lefelé tartó rámpa és a pedálozás egyaránt felgyorsítja a sebességét – hacsak nincs fékrendszer is benyomva.
K: Melyikkel ütközne szívesebben: egy 1000 kg-os teherautó 1 méter/perc sebességgel vagy egy 1 kg-os sárgadinnye 1000 méter/másodperc sebességgel?
A: A teherautó felboríthatja Önt, de nem mozog elég gyorsan ahhoz, hogy súlyosan megsérüljön, míg az 1000 m/s-os sebességgel haladó dinnye megölhet. Ez rávilágít arra, hogy az impulzus nagysága összefügg az ütközés során az objektumról átadott energia mennyiségével. Egy tárgy tömege önmagában nem elegendő ahhoz, hogy meghatározzuk, mennyi pusztító energiát szolgáltat az ütközés során. Azt is figyelembe kell vennünk, hogy milyen gyorsan halad.