Merancang dengan Mempertimbangkan Momentum
Bagaimana Fisika Dapat Mempengaruhi Robot Kompetisi
Saat mendesain robot untuk Kompetisi Robotika VEX, Anda harus ingat bahwa setiap motor akan melawan inersia robot setiap kali robot tersebut bergerak. Inersia adalah resistensi suatu objek terhadap perubahan kecepatannya. Inersia meningkat seiring dengan peningkatan massa benda dan dengan demikian momentumnya. Artinya, jika Anda menambahkan massa pada robot Anda dan membuatnya lebih berat dari yang seharusnya, motor tidak akan seefektif dalam mengubah kecepatan robot! Oleh karena itu, Anda harus mencoba menggunakan bahan seringan dan sesedikit mungkin jika ingin memaksimalkan efisiensi motor.
Di sisi lain, menjalankan robot ringan dengan sangat cepat juga dapat menyebabkan kesulitan. Jika Anda mencoba melakukan gerakan yang tepat dan akurat selama kompetisi, Anda mungkin perlu mengurangi tenaga dengan menurunkan kecepatan selama gerakan Anda.
Mari kita telusuri gagasan bahwa momentum dua objek yang bertabrakan dapat memprediksi apa yang akan terjadi setelah tabrakan tersebut. Ini adalah faktor penting yang perlu dipertimbangkan saat mengembangkan proyek kompetisi karena Anda ingin robot Anda bergerak secepat mungkin. Anda juga ingin memiliki sebanyak mungkin komponen yang terpasang pada robot yang akan memberikannya keuntungan dalam memanipulasi dan mengumpulkan selama permainan.
Momentum adalah jumlah gerak yang dimiliki suatu objek dan ditentukan oleh massa dan kecepatan objek yang bergerak. Jadi, robot kompetisi dengan semua komponennya bisa berat dan bergerak secepat mungkin. Oleh karena itu, momentumnya sangat tinggi. Inilah saatnya Anda perlu mempertimbangkan apa yang terjadi ketika bersentuhan dengan bagian lapangan atau robot lain.
Lihat kembali tabel Anda dari aktivitas Menjelajahi Kecepatan. Anda menguji transfer energi selama tumbukan dengan mengatur kecepatan yang berbeda untuk robot dan menggerakkannya ke depan hingga mengenai bola. Anda seharusnya memperhatikan bahwa kecepatan yang lebih tinggi yang diatur untuk robot mendorong bola lebih jauh setelah tumbukan dibandingkan dengan kecepatan yang lebih rendah. Ini adalah efek yang jelas dari momentum robot karena massa robot tetap sama tetapi kecepatannya meningkat dan oleh karena itu, momentumnya juga meningkat.
Hal penting yang perlu dipertimbangkan tentang pengujian itu adalah bahwa bola tersebut tidak bergerak. Sebelum bertabrakan dengan robot, benda itu memiliki kecepatan, momentum, dan percepatan yang semuanya nol. Yang penting, massanya kemungkinan jauh lebih kecil daripada massa robot tersebut. Setelah tumbukan, percepatannya, dan karenanya kecepatan dan momentumnya, semuanya meningkat. Seberapa cepat kecepatan bola setelah tumbukan sebagian bergantung pada massa bola. Bola yang lebih ringan berakselerasi dan bergerak lebih cepat. Jika kelas Anda menggunakan bola dengan massa yang lebih besar, misalnya bola bowling, bola tersebut mungkin akan bergerak lambat dan tidak terlalu jauh setelah tumbukan.
, ini penting untuk dipertimbangkan saat merencanakan kompetisi karena Anda dapat merusak bagian lapangan, bagian robot Anda, atau bagian robot lain jika momentum robot terlalu tinggi. Bayangkan jika robot Anda memiliki kecepatan tinggi dan menabrak suatu objek yang tidak bisa menggelinding seperti bola pada aktivitas sebelumnya. Benda itu bisa saja pecah akibat gaya benturan (energi) dari tabrakan tersebut.
Kotak Peralatan Guru
-
Menjelaskan Tabrakan Lebih Lanjut
Poin penting lainnya dalam memahami pengaruh kecepatan terhadap momentum adalah perbedaan antara percepatan dan kecepatan. Percepatan adalah laju perubahan kecepatan. Pada aktivitas Menjelajahi Kecepatan sebelumnya, percepatan merupakan faktor penting karena bola dalam keadaan diam sebelum tumbukan. Jadi, percepatan yang disebabkan oleh tumbukan itulah yang menyebabkan bola mencapai kecepatan akhirnya.
Ini berkaitan dengan Hukum Gerak Kedua Newton: bahwa percepatan suatu objek bergantung pada dua variabel - total atau jumlah gaya yang bekerja pada objek, dan massa objek. Gaya total yang bekerja pada bola bisa dibilang nol karena bola dalam keadaan diam. Percepatan bola setelah ditabrak robot adalah hasil perkalian gaya (momentum) robot dan massa bola. Bola yang lebih berat (misalnya, bola bowling atau bola basket) dalam aktivitas ini tidak akan berakselerasi secepat bola yang lebih ringan (misalnya, bola sepak atau bola tiup yang memantul).
Perluas Pembelajaran Anda
-
Bisbol
Untuk menghubungkan aktivitas ini dengan benturan lainnya, siswa dapat menyelidiki kecepatan ayunan pemukul bisbol dan seberapa cepat bola bisbol bergerak setelah bertabrakan dengan atau terkena pemukul. Mintalah mereka mempertimbangkan massa pemukul dan pertimbangan antara massa pemukul (kayu vs aluminium), kecepatannya saat diayunkan, dan momentumnya saat mengenai bola.