Momentum
Momentum p⃗ = m v⃗ vektörel bir büyüklüktür. Dış impulsun sıfır olduğu yalıtılmış bir sistemde toplam momentum korunur; bu özellikle çarpışma ve patlama problemlerini kolaylaştırır. Kinetik enerji her çarpışmada korunmadığından iki korunum yasası aynı şey değildir.
Görsel model
Şema kavramsaldır; ölçekler birebir fiziksel ölçek değildir.
Etkileşimli hesaplama
İkinci yasayla bağlantı
Genel ifade ΣF⃗ext = d p⃗/dt’dir. Kütle sabit olduğunda m a⃗ biçimine iner. Momentumun birimi kg·m·s⁻¹’dir ve çok boyutlu problemlerde her bileşen ayrı korunur.
Her uygulamada önce sistem, başlangıç-son durumları ve birimler açıkça tanımlanmalıdır. Boyutsal tutarlılık güçlü bir denetimdir: yalnız aynı boyuttaki nicelikler toplanabilir ve kullanılan işaret seçilen fiziksel yönle uyumlu olmalıdır. Bu kontrol sayısal sonuçtan önce birçok hatayı yakalar.
İtme
İtme J⃗ = ∫F⃗dt = Δp⃗. Aynı momentum değişiminde etkileşim süresini artırmak ortalama kuvveti azaltır. Emniyet kemeri ve hava yastığının temel fiziksel işlevi budur.
Bir denklem fiziksel modelin yerine geçmez. Sayıları yerleştirmeden önce hangi değişkenlerin sabit olduğu, hangi etkileşimlerin sisteme katıldığı ve büyüklüğün skaler mi vektörel mi olduğu belirlenmelidir. Matematiksel olarak doğru bir işlem, yanlış modele uygulanırsa fiziksel olarak yanlış sonuç verir.
Çarpışmalar
Yalıtılmış iki cisim için m₁v⃗₁i + m₂v⃗₂i = m₁v⃗₁f + m₂v⃗₂f. Tam esnek olmayan çarpışmada cisimler birlikte hareket eder ve kinetik enerjinin bir bölümü deformasyon veya ısıya dönüşür.
Deneysel nicelikler sonlu duyarlılıkla ölçülür. Alet seçimi, kalibrasyon, ısı ya da sürtünme kayıpları ve çevre koşulları sonucu etkileyebilir. Verilerin haklı çıkarmadığından daha fazla basamak yazmak ölçümün gerçek bilgi içeriğini artırmaz.
Kütle merkezi
Toplam momentum Mv⃗CM olarak yazılabilir. İç kuvvetler tek tek cisimlerin hareketini değiştirir, ancak net dış kuvvet sıfırsa kütle merkezinin hareketini değiştiremez.
Her basit modelin bir geçerlilik aralığı vardır. Basınç, hız, derinlik, sıcaklık veya genlik çok büyütüldüğünde ilk hangi varsayımın bozulacağını sormak gerekir. Modelin sınırlarını belirtmek, ana bağıntıyı vermek kadar bilimsel açıklamanın bir parçasıdır.
Değişken kütle
Roket yakıt attıkça sistem kütlesi değişir. Sabit kütle için F = ma ifadesi doğrudan uygulanamaz; sistem sınırından geçen kütlenin momentumunu içeren bir momentum bilançosu gerekir.
Son olarak büyüklük mertebesi ve sınır durum kontrol edilir. Bir parametre sıfıra indirilir ya da iki katına çıkarılırsa öngörülen değişim mekanizmayla uyumlu olmalıdır. Bu basit kontrol yanlış işaret, birim veya orantıyı daha karmaşık analize geçmeden ortaya çıkarabilir.
Alıştırmalar
Alıştırma 1
2,0 kg cisim 3,0 m·s⁻¹ hızla gidiyor. p nedir?
Çözüm: 6,0 kg·m·s⁻¹.
Alıştırma 2
1,0 kg cisim 4,0 m·s⁻¹ ile gelip duran 3,0 kg cisme yapışıyor. Ortak hız nedir?
Çözüm: 1,0 m·s⁻¹.
Alıştırma 3
50 N kuvvet 0,20 s etkiyor. İtme nedir?
Çözüm: 10 N·s.