//////

Miesięczne archiwum: Listopad 2013

TRUDNE DO UWZGLĘDNIENIA

Jest trudniej wpra­wić w ruch obiekty ciężkie niż lekkie. Uwzględ­nianie więc samej prędkości przy określaniu ,,ilości ruchu” nie wystarcza. Potrzebna jest j jeszcze masa ciała. Ciężki obiekt poruszający się powoli może przecież mieć w sobie więcej „ruchu” niż lekki poruszający się prędko, jeśli mierzymy ten ruch przez oddziaływania z in­nymi obiektami.Najprostszą, jaką możemy utworzyć, wielkością zależną od masy i prędkości jest po prostu iloczyn masy m i prędkości v. Ten iloczyn, mv, nazywa się pędem. Jest to wy­jątkowo fundamentalna wielkość. Przypuśćmy, że zostaną zmierzone pędy dwóch zderzających się obiektów przed i po zderzeniu . Stwierdzimy wtedy, że całkowity pęd przed zderzeniem (policzony wektorowo, tzn. z wzię­ciem pod uwagę kierunku ruchu każdego obiektu) jest taki sam jak całkowity pęd po zderzeniu.

POJĘCIE PĘDU

Choć pojęcie pędu ma wielkie znaczenie, sa­mo w sobie nie wystarcza do scharakteryzo­wania w pełni ruchu. Pomyślmy o zatrzymaniu powoli jadącego samochodu za pomocą siły mięśni. Trzeba się przy tym dobrze napocić i to niezależnie od tego, w jakim kierunku jedzie samochód (pod warunkiem, że jedzie po płaskiej drodze). Pęd jest wielkością ukierun­kowaną, ilość potu taką wielkością nie jest. Tracimy wiele energii mięśni na zniszczenie ruchu. Podobnie trzeba wiele tej energii, aby samochód wprawić w ruch. Przyjęliśmy tu potoczne rozumienie pojęcia energii. Ruch więc również jest charakteryzowany przez nieukie- runkowaną (w języku fachowym — skalarną) wielkość — ilość energii.

PORUSZAJĄCE SIĘ CIAŁO

Poruszające się ciało można traktować jak ciało mające energię ru­chu, zwaną energią kinetyczną, która, antropomorficznie rzecz biorąc, jest miarą iloś­ci potu wydzielanego przez mięśnie przy za­trzymywaniu go.Jak określamy ilościowo energię kinetyczną za pomocą masy bezwładnej i prędkości? Nie ma prostej, intuicyjnie zrozumiałej odpowiedzi na to pytanie. Podobnie jak pęd, energia kine­tyczna powinna być proporcjonalna do masy ciała i powinna w pewien sposób rosnąć wraz z jego prędkością, ale, aby to zweryfikować, musimy przebadać dużą liczbę zderzeń. Okazu­je się, że wielkością o dużym znaczeniu jest iloczyn masy i połowy kwadratu prędkości, czyli w zapisie symbolicznym mv2

MAŁE NIEZGODNOŚCI

Jej zna­czenie tkwi w fakcie, że wielkość ta, podobnie jak pęd, jest zachowywana podczas zderzenia bil. Całkowita energia kinetyczna bil przed zderzeniem jest równa ich całkowitej energii kinetycznej po zderzeniu. Zasady zachowania pędu i energii kinetycznej pozwalają nam prze­widzieć skutki wszelkich zderzeń między bila­mi. Małe niezgodności, jakie pojawiają się przy porównywaniu danych przewidywanych i do­świadczalnych, mogą być spowodowane wytwo­rzeniem się ciepła (ruchu wewnętrznego) pod­czas zderzenia, pokonywaniem oporu powietrza i tarciem między bilami i stołem. Jednakże w starannie przeprowadzonym eksperymencie efekty te są tak małe, że możemy je zaniedbać i nie wątpić, iż nasze pojęcia pędu i energii kinetycznej są naprawdę właściwe.