Nauka pędu
Pęd można traktować jako wielkość ruchu obiektu. Pęd zależy od masy obiektu (ile się porusza) i jego prędkości (jak szybko się porusza). W fizyce pęd jest reprezentowany przez „p”, więc równanie określające pęd to p = mv (pęd równa się masie razy prędkość). Cięższy obiekt, na przykład kula do kręgli, poruszający się z tą samą prędkością, co lżejszy obiekt, na przykład piłka do kopania, miałby większy pęd, zgodnie z prawami fizyki.
W tym laboratorium STEM musisz zrozumieć pęd i jego wpływ na kolizje, ponieważ później będziesz rywalizować w grze w kręgle zwanej Strike Challenge. Zaprogramujesz Speedbota tak, aby wpadał na piłkę, aby strącać kręgle i zdobywać jak najlepszy wynik. Zastanówmy się, co się stanie, gdy zderzą się dwa obiekty. Tak, przekazują energię kinetyczną. Jednak pęd każdego z dwóch zderzających się obiektów przed zderzeniem może przewidzieć, jak oba obiekty zareagują po zderzeniu. Wrócimy do tego pomysłu później.
Motywuj dyskusję
Rozumowanie na temat dynamiki dyskusji to dobry sposób na pokierowanie wysiłkami uczniów w zakresie jej konceptualizacji. Laboratorium STEM skupi się na pędzie robota podczas zderzenia z piłką.
Poniższe pytania można sformułować w jednostkach metrycznych, jak zapisano, lub w milach, funtach i stopach imperialnych na sekundę. Rozumowanie powinno być takie samo, bez konieczności konwersji.
P: Która z nich ma większy pęd: kula tocząca się z prędkością 8 km na godzinę czy ta sama kula tocząca się z prędkością 10 km na godzinę?
A: Kula tocząca się z prędkością 10 km na godzinę ma większy pęd, ponieważ porusza się szybciej.
P: Który z nich ma większy pęd: średniej wielkości samochód jadący z prędkością 90 km na godzinę czy autobus jadący z prędkością 90 km na godzinę?
A: Autobus jadący z prędkością 90 km na godzinę ma większy pęd, bo ma większą masę.
P: Który z nich ma większy pęd: rower pedałowany pod górę czy ten sam rower pedałowany w dół?
A: Rower pedałowany w dół wzniesienia ma większy pęd, ponieważ zarówno zjazd ze wzniesienia, jak i pedałowanie zwiększają jego prędkość - chyba że zostanie zastosowany również układ hamulcowy.
P: Co wolisz, aby się z tobą zderzyło: ciężarówka o masie 1000 kg poruszająca się z prędkością 1 metra na minutę czy melon o masie 1 kg poruszający się z prędkością 1000 metrów na sekundę?
A: Ciężarówka może Cię przewrócić, ale nie porusza się na tyle szybko, aby spowodować poważne obrażenia, natomiast melon poruszający się z prędkością 1000 m/s może Cię zabić. To podkreśla, że wielkość pędu jest powiązana z ilością energii przeniesionej z obiektu podczas zderzenia. Sama masa obiektu nie wystarczy, aby określić, ile niszczycielskiej energii dostarcza on podczas zderzenia. Musimy także wziąć pod uwagę prędkość, z jaką się porusza.