Dalam sistem tertutup, jumlah momentum sebelum sesuatu interaksi sama dengan jumlah momentum selepasnya. Momentum ialah jisim × halaju, jadi anda mengira nilainya bagi setiap objek, menjumlahkannya dengan tanda arah dan menyamakan jumlah sebelum dengan jumlah selepas.
Pelajaran ini sebahagian daripada daya dan momentum. Ia menggunakan F = ma di latar belakang, kerana daya yang bertindak sepanjang masa mengubah momentum. Semak laman sukatan pelajaran Cambridge sama ada momentum berada dalam kandungan Core atau Extended bagi tahun peperiksaan anda.
Bagaimana menyediakan masalah momentum?
Jadual sebelum dan selepas menghilangkan kebanyakan kekeliruan.
- Pilih arah positif dan kekalkannya.
- Tulis p = mv bagi setiap objek sebelum peristiwa itu, dengan tanda. Objek yang pegun mempunyai momentum sifar.
- Tulis p = mv bagi setiap objek selepas. Jika objek melekat bersama, anggap sebagai satu objek dengan jisim gabungan.
- Samakan jumlah sebelum = jumlah selepas dan selesaikan bagi yang tidak diketahui.
- Semak unit dan arah, dan semak bahawa jawapan munasabah.
Contoh berlangkah 1: troli yang melekat bersama
Situasi rekaan: troli A berjisim 2.0 kg bergerak pada 3.0 m/s ke kanan. Ia melanggar troli B, berjisim 1.0 kg, yang pegun. Kedua-duanya melekat bersama. Cari halaju sepunya.
Langkah 1, arah positif: kanan ialah positif.
Langkah 2, sebelum: p(A) = 2.0 × 3.0 = 6.0 kg m/s. p(B) = 1.0 × 0 = 0. Jumlah = 6.0 kg m/s.
Langkah 3, selepas: jisim gabungan = 2.0 + 1.0 = 3.0 kg, halaju v. Momentum = 3.0 × v.
Langkah 4, samakan: 3.0v = 6.0, jadi v = 2.0 m/s ke kanan.
Semakan: 3.0 × 2.0 = 6.0 kg m/s, sama seperti sebelum.
Contoh berlangkah 2: objek bergerak berpisah
Situasi rekaan: dua kereta sorong, 3.0 kg dan 1.0 kg, terletak bersama dalam keadaan pegun dengan spring termampat di antaranya. Spring dilepaskan. Kereta sorong 1.0 kg bergerak ke kiri pada 6.0 m/s. Cari halaju kereta sorong 3.0 kg.
Kiri ialah negatif. Sebelum: jumlah momentum = 0. Selepas: 1.0 × (−6.0) + 3.0 × v = 0, jadi −6.0 + 3.0v = 0 dan v = 2.0. Kereta sorong yang lebih berat bergerak pada 2.0 m/s ke kanan.
Semakan: 3.0 × 2.0 = 6.0 ke kanan dan 1.0 × 6.0 = 6.0 ke kiri, jadi jumlahnya sifar.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan lazim ialah mengabaikan arah apabila objek bergerak menghampiri satu sama lain.
Penyelesaian yang salah: kereta sorong A, 2.0 kg pada 3.0 m/s ke kanan, bertemu kereta sorong B, 1.0 kg pada 4.0 m/s ke kiri, lalu melekat. Jumlah momentum = 6.0 + 4.0 = 10 kg m/s, jadi v = 10 ÷ 3.0 = 3.3 m/s.
Pelajar menambah magnitud dan tidak memberi arah. Kedua-dua momentum menuju arah bertentangan.
Pembetulannya ialah mengambil kanan sebagai positif: 2.0 × 3.0 + 1.0 × (−4.0) = 6.0 − 4.0 = 2.0 kg m/s. Kemudian v = 2.0 ÷ 3.0 = 0.67 m/s ke kanan. Sentiasa tanya sama ada dua objek bergerak ke arah yang sama atau bertentangan sebelum anda menambah.
Semak diri anda
Cuba, kemudian buka setiap jawapan.
1. Kira momentum sebuah kereta 1500 kg yang bergerak pada 12 m/s.
Lihat jawapan
p = mv = 1500 × 12 = 18 000 kg m/s ke arah gerakan.
2. Troli 0.20 kg pada 5.0 m/s melanggar troli 0.30 kg yang pegun dan kedua-duanya melekat. Cari laju sepunya.
Lihat jawapan
Sebelum: 0.20 × 5.0 = 1.0 kg m/s. Selepas: (0.20 + 0.30) × v = 0.50v. Jadi v = 1.0 ÷ 0.50 = 2.0 m/s.
3. Seorang peluncur ais 60 kg dan seorang lagi 40 kg berdiri diam, kemudian menolak antara satu sama lain. Peluncur 40 kg bergerak pada 1.5 m/s. Cari laju dan arah peluncur 60 kg.
Lihat jawapan
Jumlah momentum ialah sifar. 40 × 1.5 = 60 kg m/s ke satu arah, jadi peluncur 60 kg mempunyai 60 kg m/s ke arah bertentangan. v = 60 ÷ 60 = 1.0 m/s ke arah bertentangan.
Langkah seterusnya
Pelajaran seterusnya memisahkan dua idea yang sering bercampur dalam soalan daya: daya seimbang berbanding ketiadaan daya. Untuk menguji semuanya bersama, gunakan set latihan daya dan momentum.
Kesilapan tanda sukar dikesan dalam kerja sendiri. Guru dalam tuisyen Fizik dalam talian secara satu dengan satu boleh memerhatikan anda menyediakan jadual dan menunjukkan dengan tepat di mana tanda itu tersasar.