Momentum
Momentum Bilimi
Momentum, bir cismin sahip olduğu hareket miktarı olarak düşünülebilir. Momentum, cismin kütlesi (ne kadar hareket ettiği) ve hızı (ne kadar hızlı hareket ettiği) tarafından belirlenir. Fizikte momentum "p" ile gösterilir, dolayısıyla momentumu belirleme denklemi p = mv'dir (momentum eşittir kütle çarpı hız). Fizik yasalarına göre, bowling topu gibi daha ağır bir nesne, bir kickball gibi daha hafif bir nesneyle aynı hızda hareket ettiğinde daha fazla momentuma sahip olur.
Bu STEM Laboratuvarı için momentumu ve çarpışmaları nasıl etkilediğini anlamanız gerekiyor çünkü daha sonra Strike Challenge adı verilen bir bowling oyununda yarışacaksınız. Speedbot'u bir topa doğru koşarak pinleri devirecek ve en yüksek puanı kazanacak şekilde programlayacaksınız. İki nesne çarpıştığında neler olacağını düşünelim. Kinetik enerjiyi aktarıyorlar, evet. Ancak, çarpışmadan önce çarpışan iki cismin momentumu, çarpışmadan sonra iki cismin nasıl tepki vereceğini öngörebilir. Bu fikre daha sonra tekrar 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 olacak.
Aşağıdaki sorular metrik birimler olarak yazıldığı gibi veya emperyal mil, pound ve fit/saniye olarak da cevaplanabilir. Mantık aynı olmalı, dönüştürmeye gerek yok.
S:Aşağıdakilerden hangisinin momentumu daha fazladır: Saatte 8 km hızla yuvarlanan bir kürenin mi yoksa saatte 10 km hızla yuvarlanan aynı kürenin mi?
C:Saatte 10 km hızla yuvarlanan küre daha hızlı hareket ettiği için daha fazla momentuma sahiptir.
S:Aşağıdakilerden hangisinin momentumu daha fazladır: Saatte 90 km hızla giden ortalama büyüklükteki bir araba mı yoksa saatte 90 km hızla giden bir otobüs mü?
C:Saatte 90 km hızla giden otobüsün kütlesi daha fazla olduğu için momentumu daha fazladır.
S:Bunlardan hangisinin momentumu daha fazladır: yokuş yukarı pedal çevrilen bir bisiklet mi yoksa yokuş aşağı pedal çevrilen aynı bisiklet mi?
C:Yokuş aşağı pedal çevrilen bisikletin momentumu daha fazladır çünkü yokuş aşağı eğim ve pedal çevirme, bisikletin hızını artırmaktadır - ayrıca bir fren sistemi uygulanmıyorsa.
S:Dakikada 1 metre hızla giden 1000 kg'lık bir kamyonun mu, yoksa saniyede 1000 metre hızla giden 1 kg'lık bir kavunun mu size çarpmasını tercih edersiniz?
C:Kamyon sizi devirebilir ancak sizi ciddi şekilde yaralayacak kadar hızlı hareket etmiyorken, saniyede 1000 metre hızla hareket eden kavun sizi öldürebilir. Bu, çarpışma sırasında bir cismin momentum miktarının, o cismin aktardığı enerji miktarıyla ilişkili olduğunu ortaya koymaktadır. Bir cismin kütlesi tek başına çarpışma sırasında ne kadar yıkıcı enerji ortaya çıkaracağını belirlemeye yetmez. Ayrıca ne kadar hızlı hareket ettiğini de göz önünde bulundurmamız gerekiyor.