مقدار الحركة: قانون الحفظ ، ميكانيكا الكلاسيكية والنسبية والكمية

يتم تعريف الزخم أو الزخم الخطي ، المعروف أيضًا باسم الزخم ، بأنه كمية فيزيائية في تصنيف النوع المتجه ، الذي يصف الحركة التي يؤديها الجسم في النظرية الميكانيكية. هناك عدة أنواع من الميكانيكا التي يتم تحديدها في مقدار الحركة أو الزخم.

الميكانيكا الكلاسيكية هي واحدة من تلك الأنواع من الميكانيكا ويمكن تعريفها على أنها نتاج كتلة الجسم وبسرعة الحركة في لحظة معينة. الميكانيكا النسبية وميكانيكا الكم هي أيضا جزء من الزخم الخطي.

هناك العديد من الصيغ حول مقدار الحركة. على سبيل المثال ، يعرّف الميكانيكيون النيوتونيون ذلك بأنه ناتج الكتلة بالسرعة ، بينما في ميكانيكا لاغرانج ، يلزم استخدام عوامل التشغيل ذاتية التحديد المحددة في مساحة المتجه في بعد غير محدود.

يخضع مقدار الحركة لقانون الحفظ ، الذي ينص على أنه لا يمكن تغيير المبلغ الإجمالي لحركة أي نظام مغلق وستظل ثابتة مع مرور الوقت.

قانون الحفاظ على مقدار الحركة

بشكل عام ، ينص قانون الحفاظ على الزخم أو الزخم على أنه عندما يكون الجسم في حالة راحة ، يكون من السهل ربط الجمود بالكتلة.

بفضل الكتلة ، نحصل على الحجم الذي سيسمح لنا بإزالة الجسم أثناء الراحة ، وفي حالة تحرك الجسم بالفعل ، ستكون الكتلة عاملاً محددًا عند تغيير اتجاه السرعة.

هذا يعني أنه ، اعتمادًا على مقدار الحركة الخطية ، سيعتمد القصور الذاتي للجسم على كل من الكتلة والسرعة.

تعبر معادلة الزخم عن أن الزخم يتوافق مع ناتج الكتلة بواسطة سرعة الجسم.

ع = ام

في هذا التعبير ، p هو الزخم ، m هي الكتلة و v هي السرعة.

الميكانيكا الكلاسيكية

يدرس الميكانيكا الكلاسيكية قوانين سلوك الأجسام العيانية بسرعات أقل بكثير من سرعة الضوء. تنقسم ميكانيكا مقدار الحركة إلى ثلاثة أنواع:

الميكانيكا النيوتونية

الميكانيكا النيوتونية ، التي سميت على اسم إسحاق نيوتن ، هي صيغة تدرس حركة الجسيمات والمواد الصلبة في الفضاء ثلاثي الأبعاد. تنقسم هذه النظرية إلى ميكانيكا ثابتة ، ميكانيكا حركية وميكانيكية ديناميكية.

ساكنة يعالج القوى المستخدمة في التوازن الميكانيكي ، ودراسة الحركية الحركة دون الأخذ في الاعتبار نتيجة لها والميكانيكا يدرس كل من الحركات ونتائجها.

يستخدم الميكانيكا النيوتونية قبل كل شيء لوصف الظواهر التي تحدث بسرعة أقل بكثير من سرعة الضوء وعلى نطاق العيانية.

ميكانيكا Langragian و Hamiltonian

ميكانيكا Langmanian وميكانيكا Hamiltonian متشابهان للغاية. ميكانيكا Langragian عامة جدًا ؛ لهذا السبب ، معادلاتها ثابتة فيما يتعلق بأي تغيير يحدث في الإحداثيات.

توفر هذه الميكانيكا نظامًا لعدد معين من المعادلات التفاضلية المعروفة باسم معادلات الحركة ، والتي يمكن للمرء أن يستنتج كيف سيتطور النظام.

من ناحية أخرى ، تمثل ميكانيكا هاميلتون التطور اللحظي لأي نظام من خلال معادلات تفاضلية من الدرجة الأولى. تتيح هذه العملية إمكانية دمج المعادلات.

ميكانيكا الوسائط المستمرة

يتم استخدام آليات الوسائط المستمرة لتوفير نموذج رياضي حيث يمكن وصف سلوك أي مادة.

يتم استخدام الوسائط المستمرة عندما نريد معرفة مقدار حركة السائل ؛ في هذه الحالة ، يتم إضافة مقدار حركة كل جسيم.

الميكانيكا النسبية

تثبت ميكانيكا النسبية لمقدار الحركة - التي تتبع أيضًا قوانين نيوتن - أنه بما أن الزمان والمكان موجودان خارج أي جسم مادي ، فإن ثقل الجليل يحدث.

من جانبه ، يؤكد أينشتاين أن افتراضات المعادلات لا يعتمد على إطار مرجعي ولكنه يقبل أن سرعة الضوء ثابتة.

في الزخم ، تعمل الميكانيكا النسبية على غرار الميكانيكا الكلاسيكية. هذا يعني أن هذا الحجم أكبر عندما يشير إلى كتل كبيرة ، والتي تتحرك بسرعة عالية للغاية.

في المقابل ، يشير إلى أن الجسم الكبير لا يمكن أن يصل إلى سرعة الضوء ، لأنه في نهاية المطاف سيكون دافعها لانهائي ، والتي ستكون قيمة غير معقولة.

ميكانيكا الكم

يتم تعريف ميكانيكا الكم كمشغل مفصلية في دالة موجية والتي تتبع مبدأ عدم اليقين في هاينسبرغ.

يضع هذا المبدأ قيودًا على دقة اللحظة وموقف النظام القابل للرصد ، ويمكن اكتشافهما في نفس الوقت.

تستخدم ميكانيكا الكم عناصر نسبية عند معالجة المشكلات المختلفة ؛ تُعرف هذه العملية باسم ميكانيكا الكم النسبية.

العلاقة بين الزخم والزخم

كما ذكرنا سابقًا ، فإن مقدار الحركة هو نتاج السرعة من كتلة الجسم. في نفس المجال ، هناك ظاهرة تعرف باسم الدافع والتي غالباً ما يتم خلطها مع مقدار الحركة.

الدافع هو نتاج القوة والوقت الذي يتم فيه تطبيق القوة ويتم وصفها على أنها قوة متجهة.

العلاقة الرئيسية الموجودة بين الدافع ومقدار الحركة هي أن الدافع المطبق على الجسم يساوي تباين الزخم.

بدوره ، نظرًا لأن الدافع هو نتاج القوة للوقت ، فإن قوة معينة يتم تطبيقها في وقت معين تؤدي إلى تغيير في مقدار الحركة (دون مراعاة كتلة الكائن).

ممارسة كمية الحركة

يتحرك كرة البيسبول بواقع 0.15 كجم من الكتلة بسرعة 40 م / ث عندما تضرب بخفاش يعكس اتجاهه ، ويكتسب سرعة 60 م / ث ، ما القوة المتوسطة التي مارسها الخفافيش على الكرة إذا كان على اتصال مع هذا 5 مللي ثانية؟