Mendesain dengan Mempertimbangkan Momentum
Bagaimana Fisika Dapat Mempengaruhi Kompetisi Robot
Saat merancang robot untuk Kompetisi Robotik VEX, Anda harus ingat bahwa setiap motor akan melawan kelembaman robot setiap kali robot berjalan. Inersia adalah hambatan suatu benda terhadap perubahan kecepatannya. Inersia meningkat seiring bertambahnya massa benda dan karenanya momentumnya meningkat. Artinya, jika Anda menambah massa pada robot dan membuatnya lebih berat dari seharusnya, motor tidak akan seefektif dalam mengubah kecepatan robot! Oleh karena itu, Anda harus mencoba menggunakan bahan seringan dan sesedikit mungkin jika Anda ingin memaksimalkan efisiensi motor.
Di sisi lain, menjalankan robot ringan dengan sangat cepat juga dapat menimbulkan kesulitan. Jika Anda mencoba membuat gerakan yang tepat dan akurat selama kompetisi, Anda mungkin perlu mengurangi tenaga dengan mengurangi kecepatan selama gerakan Anda.
Mari kita jelajahi gagasan bahwa momentum dua objek yang bertabrakan memprediksi apa yang akan terjadi setelah keduanya bertabrakan. Ini adalah faktor penting untuk dipertimbangkan saat mengembangkan proyek kompetisi karena Anda ingin robot Anda bergerak secepat mungkin. Anda juga ingin memiliki sebanyak mungkin komponen yang dibangun ke dalam robot yang akan memberinya keuntungan untuk 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. Di sinilah Anda perlu mempertimbangkan apa yang terjadi saat bersentuhan dengan bagian lapangan atau robot lain.
Lihat kembali tabel Anda dari aktivitas Menjelajahi Kecepatan. Anda menguji transfer energi selama tabrakan dengan menetapkan kecepatan yang berbeda untuk robot dan menggerakkannya ke depan hingga mengenai bola. Anda seharusnya memperhatikan bahwa kecepatan yang lebih tinggi yang ditetapkan untuk robot mendorong bola lebih jauh setelah tabrakan daripada kecepatan yang lebih rendah. Ini adalah efek nyata dari momentum robot karena massa robot tetap sama tetapi kecepatannya meningkat dan karena itu, momentumnya meningkat.
Sesuatu yang penting untuk dipertimbangkan tentang pengujian itu adalah bahwa bola tidak bergerak. Benda itu memiliki kecepatan, momentum, dan percepatan yang semuanya nol sebelum robot itu bertabrakan dengannya. Yang penting, massanya mungkin jauh lebih kecil daripada massa robot. Setelah tumbukan, percepatannya dan dengan demikian kecepatan dan momentumnya semuanya meningkat. Seberapa cepat kecepatan bola setelah tumbukan sebagian bergantung pada massa bola. Bola yang lebih ringan akan berakselerasi dan bergerak lebih cepat. Jika kelas Anda menggunakan bola dengan massa lebih besar, bayangkan bola bowling, bola mungkin bergerak perlahan dan tidak terlalu jauh setelah tumbukan.
Sekali lagi, 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 sebuah objek yang tidak dapat menggelinding seperti bola pada aktivitas sebelumnya. Objek itu dapat hancur karena gaya tumbukan (energi) dari tabrakan tersebut.
Kotak Alat Guru
-
Menjelaskan Tabrakan Lebih Lanjut
Hal penting lainnya dalam memahami pengaruh kecepatan pada 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, akibat percepatan yang disebabkan oleh tumbukan itulah bola mencapai kecepatan akhirnya.
Ini terhubung dengan Hukum Gerak Kedua Newton: bahwa percepatan suatu benda bergantung pada dua variabel - jumlah atau total gaya yang bekerja pada benda, dan massa benda. Gaya total yang bekerja pada bola tersebut dapat dikatakan nol karena bola tersebut diam. Percepatannya setelah ditabrak robot merupakan hasil kali gaya (momentum) robot dengan jumlah massa bola. Bola yang lebih berat (misalnya bola bowling atau bola basket) dalam aktivitas ini tidak akan melaju secepat bola yang lebih ringan (misalnya bola sepak atau bola tiup yang memantul).
Perluas Pembelajaran Anda
-
Bisbol
Untuk menghubungkan kegiatan ini dengan tumbukan lainnya, siswa dapat menyelidiki kecepatan ayunan pemukul bisbol dan seberapa cepat bola bisbol melaju setelah bertabrakan atau dipukul oleh pemukul. Mintalah mereka mempertimbangkan massa tongkat pemukul dan keseimbangan antara massa tongkat pemukul (kayu vs aluminium), kecepatannya saat diayunkan, dan momentumnya saat memukul bola.