ما هي وحدة قياس الزخم

الوحدة الدولية لقياس الزخم

الوحدة الدولية لقياس الزخم هي kg.m/s

زخم الجسم هو مقياس لمدى ايقافه

يعد مصطلح `اكتساب الزخم` من المصطلحات الشائعة حول العالم، وعادة ما يتم استخدامه لوصف الفرق الرياضية والمرشحين السياسيين الذين يتمتعون بزخم قوي. وفي هذا السياق، يشير الفريق أو المتحدث باسم المرشح إلى أنهم قطعوا مسافات طويلة مؤخرا وسيكون من الصعب على منافسيهم تغيير مسارهم. وهذا هو المفهوم الأساسي في الفيزياء، على الرغم من أن تحتاج الفيزياء إلى مزيد من الدقة.

يُعَدُّ الزخم مقياسًا للكتلة المتحركة، أي مقدارالكتلة مضروبًا في مقدار الحركة أو السرعة، وعادة ما يتم تمثيله بالرمز p.

p=m⋅v

حيث (m) هي الكتلة، و(s) هي السرعة، ووحدة القياس القياسية هي {m/s} kg، وهي دائماً كمية متجهة. تعني هذه العلاقة البسيطة أن مضاعفة الكتلة أو السرعة.

أنواع الزخم ووحدات قياسها

كما ذُكِرَ أعلاه، يتم حساب وحدات الزخم بضرب وحدتي الكتلة والسرعة. تُقاس الكتلة بالكيلوجرام والسرعة بالميلي ثانية، وبالتالي، فإن وحدة الزخم في النظام الدولي للوحدات هي كيلوغرام متر/ثانية (-1).

الشيء المفيد في الزخم هو علاقته بالقوة، ويمكن تمثيل ذلك بالمعادلات الحركية التي تتغير في السرعة Δ v، كـ a⋅Δt.

بعد ذلك يمكننا أن نلاحظ أن أي تغيير في الزخم بعد التسارع يمكن كتابته بصيغة مثل:

Δp

=m⋅Δv

=m⋅a⋅Δt

=F⋅Δt

إذا أخذنا في الاعتبار الموقف الذي يكون فيه القوة متساوية لمعدل تغير الزخم: أي القوة = (تغير الزخم) / (الزمن)، إذا، تغير الزخم = القوة × (الزمن). وبالتالي، يمكن أن تكون وحدة الزخم نيوتن ثانية (ن.ث)، وفي نظام CGS، إذا كانت الكتلة بالجرام والسرعة بالسنتيمتر في الثانية، فإن وحدة القوة ستكون جرام-سنتيمتر في الثانية (ج.س. / ث).

وانواع الزخم هي كما يلي :

الزخم الزاوي

ينتج الزخم عند ضرب الكتلة الجسمانية في سرعتها الزاوية، وهذا يعني أن جسما واحدا يمكن أن يحتوي على نوعين من الزخم. على سبيل المثال، تحتوي الأجسام الكوكبية مثل الأرض على زخم أولي يتم حسابه من حركتها بالنسبة للشمس، وزخم إضافي يتم حسابه من سرعة دورانها على محورها. وكلما كان الجسم أصغر، زادت سرعة دورانه عندما يتحرك بسبب الزخم الزاوي. وهذا يشير إلى السبب وراء دوران المتزلجين بسرعة عندما يكونون منخفضين على الأرض وذراعيهم ملفوفتين حول أجسادهم، مقارنة بالوقوف لفترة طويلة وأذرعهم مفتوحة.

الزخم الخطي

يُعرف أيضًا بالقوة ، وهي مقدار الكتلة المرتبطة بجسم يتحرك في مسار مستقيم. يمكن للجسم الخارجي ، الذي يمتلك قوته الخاصة ، تغيير مسار الكائن باستخدام نبضة خطية. على سبيل المثال ، إذا كنت تجري للأمام واصطدم بك الكلب عن طريق الخطأ ، فسيتغير مسارك وقد تسقط ؛ على أي حال، إذا صادفت شاحنة ذات لحظة خطية أعلى ، لأنه إذا كان وزنها كبيرًا ، فأنت محظوظ للبقاء على قيد الحياة. هذا لأن قوة الشاحنة أعلى من قوتك. تُستخدم دراسة الزخم أيضًا لفهم وتوقع كيف تغير الأشياء مسارها عندما تصطدم بجسم آخر ، مثل كرات البلياردو ، عندما تصطدم بكرة بيضاء.

الزخم في الفضاء

يعرف معظم الناس رؤية رواد الفضاء وهم يعملون في المدار. يبدو أنها تدفع الأشياء العائمة بحرية دون عناء. نظرًا لأن رواد الفضاء والأشياء التي يعملون معها في حالة سقوط حر ، فلا يتعين عليهم التعامل مع قوة الجاذبية. ومع ذلك ، لا تزال الأجسام المتحركة الثقيلة تمتلك نفس الزخم الذي تمتلكه على الأرض ، ويمكن أن يكون من الصعب تغيير هذا الزخم.

في حالة وجود طوارئ في محطة فضائية، وإذا احتاج رائد الفضاء إلى تحريك كبسولة فضائية تزن 4000 كجم بعيدًا عن منطقة الالتحام، ويعلم رائدة الفضاء على الأرض أنها يمكنها حمل وزن 50 كجم فوق رأسها لمدة 3 ثوانٍ، فما هي السرعة التي يجب أن يتم بها تحريك الكبسولة؟

فيما يخص تطبيقات رائد الفضاء، يتم حساب الدافع الكلي أولاً. ومن الملاحظ أن رائد الفضاء يدفع عموديًا في كلتا الحالتين، لذا لا يلزمنا تحديد اتجاه القوة.

ما هو الدافع

يُعرف المصطلح `الدافع` بأنه التأثير الكلي للقوة التي تعمل بمرور الوقت، ويُرمز له تقليديًا بالرمز j، ويتم التعبير عنه بالثواني نيوتن.

ولحساب القوة الثابتة،  J = F⋅Δt.

كما شاهدنا سابقًا، يتمثل التعادل الديناميكي بالضبط في التغير في الزخم Δp. يُعرف هذا الاستقرار بنظرية الزخم الحفاظي. وبفضل نظرية الزخم النبضي، يمكننا الربط المباشر بين كيفية تأثير القوة على الجسم بمرور الوقت وحركة الجسم.

وتعد أحد الأسباب التي تجعل الدافع مهمًا ومفيدًا هو أنه في العالم الحقيقي ، غالبًا ما تكون القوى غير ثابتة. تميل القوى الناتجة عن أشياء مثل الأشخاص والمحركات إلى التراكم من الصفر بمرور الوقت وقد تختلف اعتمادًا على العديد من العوامل ، سيكون من الصعب للغاية تحديد التأثير الكلي لجميع هذه القوى بشكل مباشر.

عندما نحسب الدافع، نضرب القوة في الوقت، وهذا يعادل إيجاد المساحة تحت منحنى القوة بالوقت. وهذا مفيد لأنه يمكن العثور بسهولة على المساحة لشكل معقد مثل قوة متغيرة، بالمقارنة مع شكل بسيط مثل قوة ثابتة. ويهم فقط الدافع الصافي الكلي لفهم حركة الجسم بعد النبضة.

يعد فهم مفهوم الدافع الداخلي والخارجي أمرًا أساسيًا لفهم الحفاظ على الزخم في النظام.

الدافع محدد: تُعطى مواصفات -ISP- عادةً للمحركات التي تنتج الدفع، مثل المحركات النفاثة ومحركات الصواريخ، ويعتبر المعدل المحدد للدفع مقياسًا لكفاءة استخدام الوقود في إنتاج الدفع، وهو أحد أهم مواصفات هذا النوع من المحركات

في حالة وجود طوارئ في محطة فضائية، وإذا احتاج رائد الفضاء إلى تحريك كبسولة فضائية تزن 4000 كجم بعيدًا عن منطقة الالتحام، ويعلم رائدة الفضاء على الأرض أنها يمكنها حمل وزن 50 كجم فوق رأسها لمدة 3 ثوانٍ، فما هي السرعة التي يجب أن يتم بها تحريك الكبسولة؟

أولاً، نقوم بحساب الدافع الكلي الذي يمكن لرائد الفضاء تطبيقه. يجب ملاحظة أن رائد الفضاء يدفع عموديًا في كل الحالتين، لذلك لا يلزمنا تحديد اتجاه القوة.