Lectia 2:  Teorema conservarii momentului

Legea actiunii si reactiunii (Revazuta)

O ciocnire este o interactie intre doua obiecte in contact unul cu altul. Ca in orice interactie avem si forte aplicate celor doua obiecte. Ciocnirile sint conduse de legile lui Newton. In a doua parte a cursului, a fost introdu-sa si explicata legea a treia a lui Newton.

... in orice interactiune, exista o pereche de forte care actioneaza asupra celor doua obiecte. Modulul fortei pe primul obiect este egala cu modulul fortei asupra celui de al doilea obiect. Sensurile acestor forte sint egale.

Legea a treia a lui Newton este in mod normal aplicata si obiectelor care se ciocnesc. Asemenea forte provoaca unui obiect cresterea vitezei si momentului si celuilalt obiect scaderea vitezei si momentului. Fortele sin egale si de sensuri opuse. Acceleratiile nu sint in mod normal egale pentru ca se aplica legea a doua a lui Newton, si acestea depind si de masele celor doua obiecte. Inegalitatea maselor la ciocnire provoaca acceleratii diferite. 

Considera ciocnirea dintre o crosa si o minge de golf pe teren, reprezentare la dreapta. Majoritatea observatorilor au dificultati in a intelege egalitatea fortelor pe crosa si minge pentru ca ei vad o viteza foarte mare la minge. Mingea are masa foarte mica si capata viteza foarte mare comparativ cu crosa care este masiva si are acceleratie foarte mica. Tocmai pentru ca se poate vedea si masura mai usor, viteza mingii ne permite calculul fortelor.  

Considera acum mingiile 7 si 8 din desenul din dreapta. Acestea se ciocnesc la dplasarea mingii 7 spre dreapta cu aceeasi forta. Pentru ca cele doua mingii sint de mase egale avem acceleasi acceleratii la acceleasi forte. Deci ciocnirea elastica a obiectelor de mase egale le imprima acceleratii egale.

Considera interactiunea intre un barbat si o femeie patinatori pereche intr-un numar pe gheata. Femeia (m = 45 kg) este cu genunchii pe umerii barbatului (m = 70 kg) si impreuna aluneca pe gheata cu viteza de 1.5 m/s. Brusc patinatorul isi arunca gratios partenera inainte prin aer pe gheata. In acest fel femeia primeste o forta inainte si barbatu sufera o forta inapoi. Forta asupra barbatului este egala cu forta asupra femeii si opusa ca sens. Din cauza maselor diferite femeia capata acceleratie mai mare decit barbatul.  

Multi observatori nu vad forta spre inapoi asupra barbatului si nu cred ca exista pentru ca nu se misca inapoi ci tot inainte. Asemenea observatori presupun ca forta este cauza miscarii cum am vazut undeva in curs. Fortele provoaca acceleratie, nu miscare. Patinatoare primeste forta in spate si accelereaza inainte marindu-si viteza fata de situatia cind erau impreuna. Patinatorul primeste forta in fata si isi micsoreaza viteza fata de cea anterioara. Forte opuse si de semn contrar.

Ciocnirile sint explicate de legile miscarii ale lui Newton.

Verificati-va cunostintele

Dovedeste intelegerea legii a treia a lui Newton raspunzind la urmatoarele intrebari. Clic sageata sa vezi raspunsul!

1. In timp ce merge cu automobilul o persoana loveste cu parbrizul acestuia un gindac care se imprastie murdarindu-l. Care este forta de lovire mai mare a automobilului prin parbriz sau a gindacului?

Clic sageata sa vezi raspunsul! Problema cu un truc! Fortele sint egale. Orice actiune are o reactiune .... egala! Faptul ca este distrus gindacul doar inseamna ca avind masa mai mica a capatat acceleratie foarte mare din interatiune.

2. Rachetele nu accelereaza in spatiu pentru ca ...

... nu exista aer in spatiu s-o impinga.

... nu exista gravitatie in spatiu.

... nu exista rezistenta aerului in spatiu.

... nonsens! Rachetele accelereaza in spatiu.

Clic sageata sa vezi raspunsul! Da accelereaza. Este o confuzie in conceptia ca nu pot accelera. Rachetele accelereaza tocmai pentru ca ard combustibil care produce gaz cu mare viteza aruncat inapoi, in sens opus sensului de accelerare.

3. O arma are un recul cind trage. Reculul este rezultatul fortei pereche actiunue-reactiune. Gazul de praf de pusca format prin ardere foarte rapida impinge glontul intr-o parte si arma in sens opus. Acceleratia de recul a armei este ...

... mai mare ca acceleratia glontului.

... mai mica decit acceleratia glontului.

... egala cu acceleratia glontului. 

Clic sageata sa vezi raspunsul! Este mai ica decit acceleratia glontului. Forta armei este egala fortei glontului. Acceleratia depinde invers proportional de masa. Masa glontului este mult mai mica decit masa armei.

4. De ce aripa avionului este conceputa sa impinga aerul in jos?

Clic sageata sa vezi raspunsul! Aripa in deplasare impinge aerul in jos ca sa poate ridica o greutate cit mai mare in sus. Se explica prin legea a treia a lui Newton. Mai mult aer impins in jos conduce la o forta mai mare de ridicare a avionului in sus, actiune-reactiune.

5. Ar fi bine sa sari dintr-o barca pe mal cind ti se pare ca distanta dintre ele este la limita la care poti tu sa sari? Explicati!

Clic sageata sa vezi raspunsul! Nu! Daca vrei sa legi si barca la mal. Cind sari barca se duce in larg cu forta cu care ai impins-o prin saritura. Tu ajungi dar barca nu!

6. Daca aruncam o minge medicinala grea orizontal cind sintem pe patine vom fi aruncati inapoi cu forta cu care am aruncat mingea. Vom mai fi aruncati inapoi daca aruncam mingea dar nu-i dam drumul? Explicati!

Clic sageata sa vezi raspunsul! Nu vom fi aruncati, ci vom oscila intr-un dute-vino. Cind aruncam fara sa-i dam drumul venim inapoi ori de cite ori am simulat aruncarea, exact distanta cit ne facem ca aruncam, si intr-un final revenim la pozitia initiala cind incetam simularea de aruncare.

7. Presupune trei astronauti in afara navei in imponderabilitate din care doi decid sa se joace cu cel de-al treilea, o femeie, aruncind-o de la unul la altul. Toti trei au aceeasi greutate pe pamint si sint la fel de puternici. Primul arunca femeia spre al doilea si acesta o prinde si o arunca inapoi. Amindoi o imping la fel, cu aceeasi forta. Cit va dura acest joc?

Clic sageata sa vezi raspunsul! Jocul dureaza doua aruncari si un prins. Cind primul arunca femeia cei doi merg in directii opuse cu aceeasi viteza, actiunea si reactiunea. Cind al doilea prinde femeia merg impreuna si viteza lor se reduce la jumatate din viteza initiala a femeii. Al doilea arunca femeia inapoi cu aceeasi forta ca primul dar viteza ramine tot jumatate in modul pentru ca este de sens contrar si se scade cea avuta impreuna. Cu aceasta viteza a femeii aruncata inapoi spre primul astronaut nu se mai poate ajunge la acesta pentru ca are o viteza dubla care nu s-a modificat. Aici se termina joaca.

Urmeaza >>