ما هو زخم الحركة؟
يُعرف زخم الحركة بأنه كمية متجهة، تتضمن كلاً من الاتجاه والمقدار، ويُعبر عنه باعتباره حاصل ضرب كتلة الجسم في سرعته. يجدر بالذكر أن قانون نيوتن الثاني للحركة ينص على أن القوة المؤثرة على جسم ما تؤدي إلى تسارع يتناسب طردياً مع مقدار القوة وعكسياً مع كتلة الجسم. كما أن الزخم الكلي لجزيئات في نظام معين يُعبر عنه بمجموع متجهات زخم كل تلك الجزيئات، ويظل هذا الزخم ثابتاً.
أنواع زخم الحركة
تنقسم زخم الحركة إلى نوعين رئيسيين: الزخم الزاوي والزخم الخطي، وفيما يلي تفاصيل كل منهما:
- الزخم الزاوي: يُعرف الزخم الزاوي بأنه مقياس صعوبة تغيير اتجاه حركة جسم يتحرك بحركة دورانية. يعتمد هذا النوع على كمية القصور الذاتي للجسم بالإضافة إلى سرعته الدورانية، ويخضع لقانون حفظ الزخم.
- الزخم الخطي: يُعرف الزخم الخطي بأنه حاصل ضرب كتلة الجسم في سرعته.
قانون زخم الحركة
يمكن حساب زخم الحركة بطريقة رياضية استناداً إلى قانون نيوتن الثاني للحركة من خلال المعادلة التالية:
الزخم = الكتلة × السرعة
حيث:
- الزخم يُقاس بوحدة كغم.متر/ثانية.
- الكتلة تُقاس بوحدة كيلوغرام.
- السرعة تُقاس بوحدة متر/ثانية.
مثال 1
احسب زخم سيارة كتلتها 600 كغم، وتسير بسرعة 10 متر/ثانية.
الحل:
- يتم تعويض المعطيات في قانون الزخم؛ الزخم = 600 × 10.
- بعد حساب الضرب، نجد أن الزخم = 6000 كغم.متر/ثانية.
مثال 2
إذا كانت دراجة هوائية سرعتها 30 متر/ثانية والزخم الخاص بها قيمته 5000 كغم.متر/ثانية، فما هي كتلتها؟
الحل:
- يتم تعويض المعطيات في القانون؛ 5000 = الكتلة × 30.
- إذن، الكتلة = 166.66 كغم.
قانون حفظ الزخم
يعتبر الزخم كمية محفوظة، مما يعني أن مجموع الزخم حول جسم في نظام مغلق يبقى ثابتاً irrespective من التغيرات داخل النظام. كما يحدث عند تصادم جسمين ضمن نظام افتراضي، حيث يظل الزخم الكلي في النظام وزخم الحركة لكل من الأجسام المتصادمة ثابتين قبل وبعد التصادم.