Momentum
De wetenschap van momentum
Momentum kan worden beschouwd als de hoeveelheid beweging die een object maakt. Momentum wordt bepaald door de massa van het object (hoeveel het beweegt) en de snelheid (hoe snel het beweegt). In de natuurkunde wordt impuls weergegeven door "p". De vergelijking om impuls te bepalen is dan ook p = mv (impuls is gelijk aan massa maal snelheid). Een zwaarder object, zoals een bowlingbal, dat met dezelfde snelheid beweegt als een lichter object, zoals een voetbal, zou volgens de natuurwetten een groter momentum hebben.
Voor dit STEM-lab moet je inzicht hebben in momentum en hoe dit botsingen beïnvloedt, want later ga je meedoen aan een bowlingspel genaamd de Strike Challenge. Je programmeert de Speedbot zo dat hij tegen een bal aanrijdt om kegels omver te werpen en de hoogste score te behalen. Laten we eens nadenken over wat er gebeurt als twee objecten met elkaar botsen. Ze dragen kinetische energie over, ja. Maar het momentum van elk van de twee botsende objecten vóór de botsing kan voorspellen hoe de twee objecten zullen reageren ná de botsing. We komen later op dit idee terug.
Motiveer discussie
Door te redeneren over het momentum van een discussie, kunt u uw studenten helpen bij hun pogingen om dit te conceptualiseren. Tijdens dit STEM-lab ligt de nadruk op het momentum van de robot wanneer deze tegen een bal botst.
De volgende vragen kunnen worden beantwoord in metrische eenheden zoals deze zijn geschreven, of in imperiale mijlen, ponden en voeten per seconde. De redenering zou hetzelfde moeten zijn, ook zonder dat er omrekeningen nodig zijn.
V:Welke van de volgende heeft meer momentum: een bol die met 8 km per uur rolt of dezelfde bol die met 10 km per uur rolt?
A:De bol die met 10 km per uur rolt, heeft meer momentum omdat hij sneller beweegt.
V:Welke van de volgende twee heeft meer momentum: een gemiddelde auto die 90 km per uur rijdt of een bus die 90 km per uur rijdt?
A:De bus die 90 km per uur rijdt, heeft meer momentum omdat hij meer massa heeft.
V:Welke van de volgende twee heeft meer momentum: een fiets die een heuvel op fietst of dezelfde fiets die een heuvel af fietst?
A:De fiets die de heuvel af fietst, heeft meer momentum omdat de helling naar beneden en het trappen beide de snelheid ervan vergroten, tenzij er ook een remsysteem wordt toegepast.
V:Wat zou je liever tegenkomen: een vrachtwagen van 1000 kg die met een snelheid van 1 meter per minuut rijdt of een meloen van 1 kg die met een snelheid van 1000 meter per seconde rijdt?
A:De vrachtwagen zou je omver kunnen blazen, maar hij rijdt niet snel genoeg om je ernstig te verwonden, terwijl de meloen met een snelheid van 1000 m/s je zou kunnen doden. Dit benadrukt dat de hoeveelheid momentum verband houdt met de hoeveelheid energie die door een object wordt overgedragen tijdens een botsing. De massa van een object alleen is niet voldoende om te bepalen hoeveel vernietigende energie het object tijdens een botsing vrijgeeft. We moeten ook rekening houden met hoe snel het beweegt.