Keabadian Momentum
Momentum mengukur betapa sukarnya menghentikan sesuatu yang bergerak -- ia bergantung pada kedua-dua jisim dan halaju. Apabila objek dalam satu sistem tertutup berlanggar atau saling menolak, momentum boleh berpindah daripada satu objek kepada yang lain, tetapi jumlahnya tidak pernah berubah. Sebab itulah bola berat yang laju boleh melencongkan bola ringan yang rehat jauh, sementara hampir tidak melambatkan dirinya sendiri.
Formula
p = m · v
- p — momentum (kg·m/s): berapa banyak gerakan yang dibawa oleh satu objek
- m — jisim (kg): berapa banyak jirim yang ada pada objek
- v — halaju (m/s): betapa pantas objek bergerak, dan ke arah mana
Contoh penyelesaian
Satu troli 3 kg bergerak pada 4 meter per saat melanggar satu troli 1 kg yang pegun, dan mereka melekat bersama. Betapa pantas mereka bergerak selepas perlanggaran?
- m₁ = 3 kg
- v₁ = 4 m/s
- m₂ = 1 kg
- m₁ · v₁ + m₂ · v₂ = (m₁ + m₂) · v
- 3 kg · 4 m/s + 1 kg · 0 m/s = (3 kg + 1 kg) · v
v = 3 m/s
Uji diri anda
Troli 3 kg yang sama bergerak pada 4 meter per saat kini melanggar troli lebih berat 3 kg yang rehat, melekat bersama. Berapakah laju mereka selepas perlanggaran?
- 3 m/s
- 6 m/s
- Jawapan betul: 2 m/s
Betul! Momentum sebelum ialah 3 kg × 4 m/s = 12 kilogram meter per saat, dikongsi atas jumlah jisim 6 kg, memberi 2 meter per saat.
Dua troli serupa 2 kg bergelinding saling menghampiri, masing-masing pada 3 meter per saat, berlanggar secara frontal, dan melekat bersama. Berapakah momentum mereka sejurus selepas perlanggaran?
- Jawapan betul: Sifar
- 12 kilogram meter per saat
- 6 kilogram meter per saat
Tepat! Momentum mereka sama besar dan bertentangan, 6 kilogram meter per saat setiap arah, jadi saling meniadakan: 6 tolak 6 sama dengan sifar -- troli berhenti mati.
Di mana anda melihat ini
Kereta letak ditolak ke hadapan apabila dilanggar dari belakang, dan bola-bola buaian Newton yang berayun memindahkan gerakan dari satu hujung ke hujung satu lagi hampir sempurna -- kedua-duanya momentum bertukar tangan daripada satu objek kepada satu lagi. Roket malah berfungsi dengan melontar gas ekzos ke belakang supaya jumlah momentum roki-tambah-gas kekal tak berubah.
Kesilapan biasa
Pelajar selalunya menjangkakan objek lebih berat "menang" dalam perlanggaran dengan mengekalkan lebih banyak lazunya -- yang sebenarnya dikekalkan ialah jumlah momentum (jisim darab halaju) keseluruhan sistem, bukan laju mana-mana objek bersendirian, dan objek berat yang perlahan boleh menyerahkan banyak momentum kepada objek ringan yang laju. Ia juga mudah lupa bahawa momentum ada arah: dua momentum sama-besar-dan-bertentangan saling meniadakan kepada sifar, tidak bertambah.
Bagaimana ia bersambung
Keabadian momentum ialah hukum kedua dan ketiga Newton -- daya sama besar dan bertentangan semasa perlanggaran -- diterapkan dari masa ke masa pada sepasang objek dan bukannya satu. Keabadian tenaga, seterusnya, ialah alat perakaunan kedua yang selari bagi perlanggaran yang sama; bersama-sama keduanya membolehkan anda menyelesaikan hampir sebarang perlanggaran tanpa mengetahui daya yang terlibat langsung.