שאלות נפוצות בתנע קווי

1איך אדע אם מתקיים שימור תנע על מערכת חלקיקים?

 ניתן לדעת אם יש שימור תנע או לא, רק לפי הכוחות החיצוניים הפועלים על הגוף או על מערכת הגופים.

כלומר חובה עליך לסרטט תרשים כוחות הפועלים על המערכת במירווח הזמן בו נערכת הבדיקה ולראות במה מדובר.

 אם מדובר בגוף בודד:

       התנע שלו לא ישמר אם פועל עליו כוח שקול, לכן אם הוא נתקע בקיר או מתנגש בקפיץ או מתנגש בגוף אחר- בכל אחד מהמקרים

       הללו פועל עליו כוח שקול ולכן התנע שלו לא ישמר.

עבור מערכת חלקיקים:

      מעניינים אותנו רק הכוחות החיצוניים. (מתקפי הכוחות הפנימיים מבטלים זה את זה)

  • אם שקול הכוחות החיצוניים הוא אפס-נשמר התנע הקווי של המערכת.
  • אם שקול הכוחות החיצוניים אינו אפס-אין שימור תנע קווי על המערכת.


2.   האם יתכן מצב בו יהיה שימור תנע בציר אחד ולא יהיה שימור תנע בציר שני ?

כן. התנע הקווי הוא וקטור. הכח גם הוא וקטור. אם פועל כח שקול בכיוון מסויים אזי אין שימור תנע קווי  בכיוון זה אבל יש שימור תנע קווי בכיוון ניצב לכח השקול.


3.   האם יתכן שימור תנע קווי כשאין שימור אנרגיה מכנית?

כן.אין קשר בין הדברים.

שימור תנע קווי מתקיים כאשר שקול הכוחות החיצוניים על המערכת הוא אפס במירווח הזמן בו נערכת הבדיקה. 

שימור אנרגיה מכנית על מערכת, מתקיים כאשר אין עבודה רלוונטית (עבודה רלוונטית היא עבודת כוחות לא משמרים עבור מערכת זו)

 בין מצב הפתיחה למצב הסיום של המערכת.

דוגמא למצב זה: אין כוחות חיצוניים אבל ישנם כוחות פנימיים המבצעים עבודה רלוונטית כמו כוחות חיכוך.

 

4.  האם יתכן שימור אנרגיה מכנית כשאין שימור תנע קווי?

כן. כאמור אין קשר בין הדברים.

לדוגמא: יתכן ששקול הכוחות החיצוניים אינו אפס (ואז אין שימור תנע קווי) אבל כוח שקול זה הוא כח משמר כמו כוח הכובד או כוח קפיצי.


5.  מהירותו של גוף נשמרה בגדלה לאחר שגוף זה התנגש בגוף אחר.האם נשמר התנע הקווי שלו?

 לא בהכרח.התנע הקווי שלו נשמר רק אם נשמר גם כיוונה של מהירותו. כי כאמור תנע קווי הוא וקטור .וקטור אינו משתנה רק אם נשמר גם גדלו וגם כיוונו.


6.  ואם הגוף היה מתנגש בקפיץ שהיה גורם לו להירתע באותו גודל של מהירות אך בכיוון ההפוך האם נשמר התנע הקווי של הגוף?

 לא. כאמור התנע הקווי שלו נשמר רק אם נשמר גם כיוונה של מהירותו. כי כאמור תנע קווי הוא וקטור .וקטור אינו משתנה רק אם נשמר גם גדלו וגם כיוונו.

(אבל האנרגיה הקינטית שלו כן היתה נשמרת).

 

7. שני גופים נעים באותו כיוון.  הגוף האחד מתנגש בשני וההתנגשות מאיטה אותו אך מאיצה את השני. אז עבור כל גוף יש שינו בתנע ז"א התנע לא נשמר עבור כל גוף בנפרד אבל עבור מערכת שני הגופים כן נשמר התנע ?"
אכן נכון. התנע הקווי של כל גוף בנפרד לא נשמר אבל התנע הקווי של כל המערכת אכן נשמר.

  

8.   יש גם מצב שלשני הגופים יש מהירות שווה בגדלה ומסה זהה והם נעים זה לקראת זה.

ההתנגשות הפלסטית  גורמת לשניהם לעצור במקום ההתנגשות, מה זה אומר לגבי התנע שלהם ?

            זה אומר שהתנע הכולל של המערכת היה שווה לאפס לפני ההתנגשות. הדבר אפשרי בגלל אופיו הוקטורי של התנע הקווי. לפני ההתנגשות היו לשני הגופים תנעים הפוכי כיוון ושווי גודל ולכן השקול הוקטורי שלהם היה אפס. מאחר ומתקיים בתהליך שימור תנע קווי (כי שקול הכוחות החיצוניים הוא אפס) הרי התנע ישאר אפס גם לאחר ההתנגשות.

   

9.   מה עלי לעשות אם לא מתקיים שימור תנע קווי כולל על מערכת חלקיקים?

 1.       לבדוק אם מתקיים שימור תנע קווי בציר מסויים.למשל בציר x בלבד.

    2.       אם אין שום ציר שלגביו מתקיים שימור תנע קווי עליך להשתמש בחוק המתקף והתנע

10.  האם ישנם מקרים עבורם לא מתקיים שימור "טהור" של תנע קווי  על מערכת חלקיקים אבל המתקף החיצוני השקול הוא זניח כך שבכל זאת נוכל להתייחס לבעיה כ "משמרת תנע קווי " ?

 הרעיון שעומד מאחורי אמירה זו הוא שיש מקרים שיש כוח חיצוני שקול ולמרות זאת אנחנו מרשים לעצמו להשתמש במשוואת שימור התנע הקווי, מתי אנחנו מרשים לעצמנו לעשות זאת? כאשר אנחנו רואים שגודל המתקף שהכוח הזה יוצר הוא קטן ביחס לגודל של התנע הקווי השקול  של המערכת, מתי מתקף יכול להיות קטן, כאשר פרק הזמן שלאורכו הוא פועל מאוד מאוד קטן. ובנוסף לכך הכח התוקף הוא חלש.

11.  האם הכח הנורמלי עלול לתקוף גוף?

 בוודאי. הכוח הנורמלי הוא כח ככל כוח אחר.אם הוא פועל על חלקיק או מערכת חלקיקים-הוא תוקף כפי שכל כוח אחר עלול לתקוף.

לכן הוא עלול לשנות את התנע של החלקיק אותו הוא תוקף.

 

ערך וכתב יוסי ליטני