Momentum Bilimi
Momentum bir cismin sahip olduğu hareket miktarı olarak düşünülebilir. Momentum, nesnenin kütlesi (ne kadar hareket ettiği) ve hızı (ne kadar hızlı hareket ettiği) tarafından belirlenir. Fizikte momentum "p" ile temsil edilir, dolayısıyla momentumu belirleme denklemi p = mv'dir (momentum, kütle çarpı hıza eşittir). Bowling topu gibi daha ağır bir nesnenin, kickball gibi daha hafif bir nesneyle aynı hızda hareket etmesi, fizik yasalarına göre daha büyük bir momentuma sahip olacaktır.
Bu STEM Laboratuvarı için momentumu ve bunun çarpışmaları nasıl etkilediğini anlamanız gerekiyor çünkü daha sonra Strike Challenge adlı bir bowling oyununda yarışacaksınız. Lobutları devirmek ve en yüksek puanı kazanmak için Speedbot'u topun içine girecek şekilde programlayacaksınız. İki nesne çarpıştığında ne olacağını düşünelim. Kinetik enerjiyi aktarıyorlar, evet. Ancak çarpışan iki nesnenin her birinin çarpışmadan önceki momentumu, iki nesnenin çarpışma sonrasında nasıl tepki vereceğini tahmin edebilir. Bu fikre daha sonra döneceğiz.
Tartışmayı Motive Edin
Bir tartışmada momentum hakkında akıl yürütmek, öğrencilerinizin bunu kavramsallaştırma çabalarına rehberlik etmenin iyi bir yoludur. Bu STEM Laboratuvarının odak noktası, robotun bir topla çarpışması sırasındaki momentumu olacaktır.
Aşağıdaki sorular yazılı olarak metrik birimlerle veya emperyal mil, pound ve saniye başına fit cinsinden gerekçelendirilebilir. Mantık, dönüşümlere gerek kalmadan aynı olmalıdır.
Soru: Bunlardan hangisinin momentumu daha fazladır: saatte 8 km hızla dönen bir küre mi, yoksa aynı küre saatte 10 km hızla dönen bir küre mi?
A: Saatte 10 km hızla dönen kürenin momentumu daha fazladır çünkü daha hızlı hareket etmektedir.
Soru: Bunlardan hangisinin momentumu daha fazladır: saatte 90 km hızla giden ortalama büyüklükte bir araba mı, yoksa saatte 90 km hızla giden bir otobüs mü?
A: Saatte 90 km hızla giden otobüsün kütlesi daha fazla olduğundan momentumu da daha fazladır.
Soru: Bunlardan hangisinin momentumu daha fazladır: yokuş yukarı pedal çeviren bir bisiklet mi yoksa yokuş aşağı pedal çeviren aynı bisiklet mi?
A: Yokuş aşağı pedal çeviren bisikletin momentumu daha fazladır çünkü hem yokuş aşağı rampa hem de pedal çevirme, fren sistemi uygulanmadığı sürece bisikletin hızını artırır.
Soru: Hangisinin sizinle çarpışmasını tercih edersiniz: Dakikada 1 metre hızla hareket eden 1000 kg'lık bir kamyon mu, yoksa saniyede 1000 metre hızla hareket eden 1 kg'lık bir kavun mu?
A: Kamyon sizi devirebilir ama sizi ciddi şekilde yaralayacak kadar hızlı hareket etmiyor, halbuki 1000 m/s hızla hareket eden kavun sizi öldürebilir. Bu, momentum miktarının çarpışma sırasında bir nesneden aktarılan enerji miktarıyla ilişkili olduğunu vurgulamaktadır. Bir nesnenin kütlesi tek başına çarpışma sırasında ne kadar yıkıcı enerji sağladığını belirlemek için yeterli değildir. Ayrıca ne kadar hızlı hareket ettiğini de dikkate almamız gerekiyor.