تکانه: تفاوت میان نسخه‌ها

محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
به نسخهٔ 30756866 از پاتريشيا67 (بحث) برگردانده شد: خرابکاری (توینکل)
برچسب: خنثی‌سازی
Biological Developer (بحث | مشارکت‌ها)
تغییر در محتوا رفع اشکال علمی و اضافه کردن تیتر
برچسب‌ها: متن دارای ویکی‌متن نامتناظر حذف منبع ویرایشگر دیداری
خط ۲:
{{مکانیک کلاسیک}}
[[پرونده:Newtons cradle animation book 2.gif|بندانگشتی|پویانمایی (انیمیشن) گهوارهٔ نیوتن]]
'''تکانه'''، '''اندازه حرکت''' (ترجمه از لفظ فرانسوی quantité de mouvement) یا '''مومنتوم''' {{به انگلیسی|momentum}} از [[کمیت برداری|کمیت‌های برداری]] در [[فیزیک]] است. در واقع کمیتی است که میزان نیروی لازم برای توقف جسم را توصیف میکند. این کمیت در تعریف قانون دوم نیوتون مورد استفاده قرار گرفت. حاصل‌ضرب [[جرم (فیزیک)|جرم]] شیء در [[سرعت]] آن در هر لحظه، تکانه شیء در آن لحظه است؛ یعنی:
{{ وسط‌چین}}
:<math>\vec{{p}} =m{\vec{v}} </math>
{{پایان}}
که در آن، <math>m</math> جرم، <math>\vec{v}</math>سرعت و <math>\vec{p}</math> تکانه است. در [[دستگاه SI]]، تکانه بر حسب واحد [[کیلوگرم|kg]]. [[متر بر ثانیه|m/s]] اندازه‌گیری می‌شود. تکانه [[کمیت برداری|کمیتی برداری]] است پس هم دارای اندازه و هم دارای جهت است. در تعریف بالا فقط [[بردار جابجایی|حرکت انتقالی]] مد نظر است؛ از اینرو، می‌توان از ابعاد شیء صرف نظر کرده و آن را به عنوان یک [[ذره]] به حساب آورد. در ضمن،واقع تکانهاین [[بردارتعریف جابجایی|کمیتیاینگونه موضعی]]میسر است،می بدین معناشود که دربرای هرمثال نقطهبرای ازتوقف مسیرجسمی حرکتبا یاسرعت دربیشتر هرو لحظه<ref>دربا [[فیزیکجرم کلاسیک]]،برابر فرضباید برنیروی اینبیشتری استوارد کهکنیم درو هریا لحظهٔبا دلخواه،نیروی موقعیتثابت، مکانیزمان [[ذره]]بیشتری رانیرو می‌توانوارد باکنیم هرتا دقتانرا دلخواهمتوقف تعیین کرد؛کنیم فارغو از اینطرف که ذرهدیگر در حالسرعت حرکتبرابر باشدو یاجرم نه.متفاوت باید به جسم با اینجرم کهبیشتر ایننیروی فرضبیشتری کاملاًوارد بدیهیکنیم بهو نظریا می‌رسد،دوباره امابا درنیروی فیزیکثابت، مدرنزمان صادقبیشتری نیست.</ref>نیرو مقداروارد داردکنیم. ازبرای آنجامثال کهمتوقف درکردن مطالعهٔتوپ [[حرکتبا دورانی]]سرعت با30 مفهومکیلومتر مشابهیبر موسومساعت بهتوسط [[تکانهدست زاویه‌ای|تکانهٔیک زاویه‌ای]]بازیکن روبرورا می‌شویم،با بهترمتوقف استکردن بهتریلی جایدر تکانهحال ازحرکت عبارتبا ''تکانهٔ30 خطی''کیلومتر استفادهبر کنیمساعت توسط هنر پیشه هندی مقایسه کنید.
 
== بررسی مفهوم تکانه خطی ==
== تکانهٔ خطی ذره ==
از آنجا که در مطالعهٔ [[حرکت دورانی]] با مفهوم مشابهی موسوم به [[تکانه زاویه‌ای|تکانهٔ زاویه‌ای]] روبرو می‌شویم، از عبارت ''تکانهٔ خطی'' به جای تکانه استفاده می کنیم.حال فهمیدیم تکانه یا همان اندازه ضربه به دو پارامتر m و v بستگی دارد و از طرفی، نیروی برابر با ان (که توانستیم با ان بر سرعت و جرم مقابله کنیم ) با زمان وارد شدن نیرو "t" و اندازه نیرو "F" رابطه دارد. حال می نویسیم تغییرات لحظه ای تکانه "dp" با میزان زمان گذشته "dt" با ضریبی از جنس نیرو "F" رابطه دارد:
[[آیزاک نیوتن|نیوتن]] در کتاب [[اصول ریاضی فلسفه طبیعی|اصول]]، [[قانون دوم نیوتون|قانون دوم حرکت]] خود را بر اساس مفهوم تکانهٔ خطی بیان کرده‌است: ''[[برآیند]] همهٔ [[نیرو]]های وارد شده بر یک [[ذره]] با نرخ تغییرات زمانی تکانهٔ خطی ذره برابر است. '' بنابراین:
{{وسط‌چین}}
<math>d\vec{{p}}={{F}}.d{{t}}</math>
{{پایان}}
و این فرمول نهایتا به درک ما از تاثیر نیرو بر شتاب جسم انجامید :
{{ وسط‌چین}}
:<math>\mathbf{{F} }= {\mathrm{d}\mathbfvec{{p}} \over \mathrmd{{d}t} \,\!}}}</math>
{{پایان}}
بطوریکه :
 
که در آن، <math>F</math> نشان دهندهٔ [[برآیند]] همهٔ نیروهاست. بدیهی است که اگر هیچ نیرویی به [[ذره]] وارد نشود یا [[برآیند]] [[نیرو]]های وارد بر آن صفر باشد، تکانهٔ خطی، و به تبع آن، سرعت [[ذره]] با گذشت زمان ثابت خواهند ماند. سرعت کمیتی برداریست و ثابت ماندن آن بدین معناست که هم اندازه و هم جهت آن ثابت می‌مانند؛ در نتیجه، ثابت ماندن سرعت معادل با انجام [[حرکت مسقیم الخط یکنواخت]] است؛ بنابراین، اگر <math>\mathbf{F}=0</math> باشد حرکت ذره مسقیم الخط یکنواخت خواهد بود.<ref>این مطلب در واقع بیانی از قانون اول نیوتن است؛ بنابراین، [[قانون اول نیوتن]] حالت خاصی از [[قانون دوم نیوتون]] می‌باشد.</ref>
 
با جایگزینی <math>\mathbf{p} =m\mathbf{v} </math> و محاسبهٔ [[مشتق]] [[حاصل ضرب]] داریم:
{{ وسط‌چین}}
<math>\vec{{p}} =m{\vec{v}} </math>
:<math>\mathbf{F} = {\mathrm{d}(m\mathbf{v}) \over \mathrm{d}t} ={\mathrm{d}m \over \mathrm{d}t}\mathbf{v}+ m{\mathrm{d}\mathbf{v} \over \mathrm{d}t} \,\!</math>
{{پایان}}
پس :
 
{{ وسط‌چین}}
با فرض آن که [[جرم (فیزیک)|جرم]] سیستم ثابت باشد، جملهٔ اول در طرف راست معادلهٔ بالا حذف می‌شود و می‌توان نوشت:
<math>{{F}}={{m.d\vec{{v}} \over d{{t}}}}</math>
{{پایان}}
برای شتاب داریم:
{{ وسط‌چین}}
<math>{{a}}={{\vec{{v}} \over d{{t}}}}</math>
{{پایان}}
پس داریم:
{{ وسط‌چین}}
<math>{{F}}={{m}}.{{a}}</math>
:<math>\mathbf{F} = {\mathrm{d}(m\mathbf{v}) \over \mathrm{d}t} = m{\mathrm{d}\mathbf{v} \over \mathrm{d}t} = m\mathbf{a} \,\!</math>
{{پایان}}
و این نتیجه نهایی تاثیر نیروی وارده بر جرم را بر شتاب نشان می دهد.به این نکته هم توجه کنید که تکانه [[بردار جابجایی|کمیتی موضعی]] است، بدین معنا که در هر نقطه از مسیر حرکت یا در هر لحظه<ref>در [[فیزیک کلاسیک]]، فرض بر این است که در هر لحظهٔ دلخواه، موقعیت مکانی [[ذره]] را می‌توان با هر دقت دلخواه تعیین کرد؛ فارغ از این که ذره در حال حرکت باشد یا نه. با این که این فرض کاملاً بدیهی به نظر می‌رسد، اما در فیزیک مدرن صادق نیست.</ref> مقدارش تعریف می شود.
 
== تکانهٔ خطی [[سیستم بس ذره‌ای]] ==
سطر ۱۰۴ ⟵ ۱۱۳:
 
p=m/√1-v^2/c^۲
 
== بررسی تکانه در موشک ==
موشک از قانون پایستگی تکانه متولد شده. در واقع تغییر حجم سوخت در اثر واکنش در زمان کم منجر به <math>{{m\vec {{v}}}}</math> بسیار یزرگ می شود که این سرعت جرم تنها می تواند واحد کوچکی از جرم بر ثانیه را به دلیل کوچک بودن خروجی خارج سازد که با توجه به جرمی که می تواند خارج شود می توان سرعت موشک را بدست اورد.
 
== پانویس ==