Momentum

Aynı hızla gelen bir bisiklet ile bir kamyonu durdurmak neden bu kadar farklıdır? Cevap momentumdadır. Momentum, kütle ile hızın çarpımıdır ve bir cismin hareketini durdurmanın ne kadar zor olduğunu anlatır.

Formül ve birim

p = m · v. Birimi kg·m/s'dir. Hız gibi momentumun da yönü vardır. 1.200 kg'lık bir otomobil 20 m/s (72 km/sa) hızla giderken momentumu 1.200 × 20 = 24.000 kg·m/s'dir. 80 kg'lık bir bisikletli aynı momentuma ulaşmak için 300 m/s hıza çıkmak zorunda kalırdı.

Momentumun korunumu

Dış kuvvetlerin etkisi ihmal edilebildiğinde bir sistemin toplam momentumu değişmez. 10 m/s hızla giden 1.000 kg'lık bir araç, duran 1.500 kg'lık bir araca çarpıp onunla birlikte hareket ederse ortak hız v = (1.000 × 10) / (1.000 + 1.500) = 4 m/s olur. Bu tür çarpışmalara tam esnek olmayan çarpışma denir. Toplam momentum korunsa da kinetik enerjinin bir kısmı ısıya ve şekil değiştirmeye gider.

İtme ve momentum değişimi

Bir cismin momentumundaki değişim, ona uygulanan itmeye eşittir: F · Δt = Δp. Aynı momentum değişimi daha uzun sürede gerçekleşirse kuvvet küçülür. Hava yastıkları, kasklar ve spor salonundaki minderler bu ilkeyle çalışır; çarpma süresini uzatarak vücuda gelen kuvveti azaltır.

Kinetik enerjiyle farkı

Kinetik enerji ½·m·v² formülüyle hesaplanır, yönü yoktur ve hızın karesiyle artar. Momentum ise hızla doğrusal artar ve yön taşır. Çarpışma problemlerinde ikisini birlikte kullanmak gerekir; esnek çarpışmada her ikisi de korunur, esnek olmayanda yalnızca momentum.

Dikkat edilecek nokta

Zıt yönlerde hareket eden cisimlerde hızlardan birini negatif almayı unutmak en sık hatadır. Önce bir yönü pozitif seçip tüm hesabı ona göre yapmalısın.

Momentum ve hız değerlerini momentum hesaplama aracında bulabilir, iki cismin çarpışmasını çarpışma hesaplayıcısıyla inceleyebilirsin.