动量的科学
动量可以被认为是物体的运动量。 动量由物体的质量(运动的程度)和速度(运动的速度)决定。 在物理学中,动量用“p”表示,因此确定动量的方程是 p = mv(动量等于质量乘以速度)。 根据物理定律,较重的物体(例如保龄球)与较轻的物体(例如踢球)以相同的速度运动时,其动量会更大。
对于这个 STEM 实验室,你需要了解动量以及它如何影响碰撞,因为稍后你将参加一个名为“Strike Challenge”的保龄球游戏。 您将对 Speedbot 进行编程,使其撞向球,击倒球瓶并获得最高分。 让我们想想当两个物体碰撞时会发生什么。 是的,它们传递动能。 但是,碰撞前两个碰撞物体各自的动量可以预测碰撞后两个物体将如何反应。 我们稍后会回到这个想法。
激发讨论
在讨论中推理动量是引导学生努力概念化的好方法。 该 STEM 实验室的重点将放在机器人与球碰撞时的动量上。
以下问题可以用书面的公制单位或英制英里、磅和英尺每秒来推理。 推理应该是相同的,无需转换。
问: 以下哪个球体的动量更大:以每小时 8 公里的速度滚动的球体还是以每小时 10 公里的速度滚动的相同球体?
答: 以每小时 10 公里的速度滚动的球体动量更大,因为它移动得更快。
问: 以下哪个的动量更大:以每小时 90 公里的速度行驶的普通尺寸的汽车还是以每小时 90 公里的速度行驶的公共汽车?
答: 以每小时 90 公里的速度行驶的公共汽车具有更大的动量,因为它的质量更大。
问: 以下哪个动量更大:一辆自行车被踩上山坡,还是同一辆自行车被踩下山坡?
答: 下山时被踩踏的自行车具有更大的动量,因为下坡和踩踏都在加速它的速度 - 除非还使用了制动系统。
问: 您宁愿让哪样东西与您相撞:一辆以每分钟 1 米速度移动的 1000 公斤卡车,还是一个以每秒 1000 米速度移动的 1 公斤西瓜?
答: 卡车可能会撞倒您,但它的速度不足以严重伤害您,而以每秒 1000 米速度移动的西瓜可能会杀死您。 这突出表明,动量的大小与碰撞过程中物体传递的能量的大小有关。 物体的质量本身并不足以决定它在碰撞过程中会产生多少破坏能量。 我们还需要考虑它的移动速度。