الخفافيش الطوربيد وفيزياء البقعة الحلوة

إذا وصلت الكرة إلى العصا وترتد ، ماذا سيحدث للعصا؟ إذا قلت إن العصا ستتراجع إلى اليمين ، فأنت على صواب. يمكننا أن نفكر في هذا باعتباره تصادم. عندما يصطدم كائنان ، يمارسون القوى على بعضها البعض. وبالنسبة للنيوتن ، فإن القوات متساوية ومعاكسة ، مع الحفاظ على زخمه الكلي لنظام بات بالكرة ثابتة. نحدد الزخم كمنتج لكتلة الكائن وسرعة الكائن.

منذ أن ارتفعت الكرة ، فإن الطريقة الوحيدة للحفاظ على الزخم هي للعصاد بالارتداد. (أعرف ، إن الإعداد الخاص بي لتجربة الفكر هذه من شأنه أن يجعل رياضة متفرج عرجاء ، ولكن ابق معي – سوف يساعدنا على فهم ما يحدث في المكان الحلو).

الاصطدام خارج المركز

حسنًا ، انتقل إلى العصا وأعيدها إلى وضع البداية. تم إطلاق الكرة مرة أخرى نحو العصا. ومع ذلك ، هذه المرة ، تهدف إلى النهاية بدلاً من الوسط. مثله:

لا تزال العصا تتراجع إلى اليمين ، ولكن الآن أيضًا يدور عن مركزها ، أليس كذلك؟ لماذا يحدث هذا؟ حسنًا ، لا يزال الزخم محفوظًا ، ولكن هناك الآن كمية أخرى محفوظة – زخم مضغوط. يشبه الزخم الزاوي إلى حد كبير الزخم القديم العادي باستثناء أنه يتعامل مع الحركة الدورانية بدلاً من الحركة الخطية.

في حين أن الزخم الخطي يعتمد على كتلة وسرعة الكائن ، فإن الزخم الزاوي يساوي ناتج السرعة الزاوية للكائن ولحظة الجمود. إن لحظة الجمود مثل الكتلة الدورانية – فهي تعتمد على كتلة الكائن فحسب ، بل يتم توزيع هذه الكتلة. لذلك ، بعد أن تتراجع العصا من تأثير الكرة ، من الواضح أن لديها زخمًا زاويًا ، لأنه يدور.

ولكن ماذا عن الاصطدام؟ العصا لا تدور ولا تحتوي على زخم زاوي ، لذلك من أجل الحفاظ على الزخم الزاوي ثم كرة يجب أن يكون الزخم الزاوي. نعم ، يمكن أن يكون للكتلة زخم زاوي حتى لو لم تدور. (هذه واحدة من تلك اللحظات التي تبدو فيها الفيزياء غريبة.) يعتمد الزخم الزاوي للكرة على زخمها الخطي و حيث يضرب العصا.