เพื่อให้นักเรียนศึกษาความสัมพันธ์ของผลรวมโมเมนตัมของวัตถุก่อน และ หลังการชน เมื่อวัตถุชนกันในสองมิติ (ชนแล้วไม่ไปในทิศเดียวกัน)
1. ชุดทดลองการเคลื่อนที่ในแนวโค้ง |
2. ลูกกลมโลหะขนาดเดียวกัน |
3. กระดาษคาร์บอน |
4. กระดาษขาว |
5. กระดาษกาวหรือดินน้ำมัน |
|
ใช้ชุดทดลองการเคลื่อนที่แบบโปรเจกไทล์ โดยปรับรางให้หันออก ดังรูป
แล้วลองกลิ้งลูกกลมโลหะจากปลายบน สังเกตว่าจุดที่ลูกกลมโลหะกระทบพื้นตกที่เดิมเมื่อปล่อยจากตำแหน่งเดิมทุกครั้ง ลองตั้งลูกกลมโลหะอีกลูกหนึ่งบนจุดตั้งที่ปลายสกรูที่ปลายล่างของราง และปรับสกรูให้ตำแหน่งลูกกลมโลหะที่จะถูกชนให้อยู่ในแนวระดับเดียวกับลูกกลมโลหะที่กลิ้งมาชน ทดสอบว่าลูกกลมโลหะทั้งสองลูกขณะชนกันอยู่ในระดับเดียวกันหรือไม่ โดยวางลูกกลมโลหะลูกหนึ่งจากปลายบนให้เข้าชน หากทั้งสองลูกอยู่ในระดับดี ทั้งสองจะตกถึงพื้นพร้อมกัน
ปรับมุมที่ชนกันโดยปรับเบนตำแหน่งของลูกกลมโลหะที่ถูกชนให้ได้มุมที่ต้องการ
เมื่อเตรียมอุปกรณ์พร้อมแล้วนำกระดาษขาววางบนพื้นให้ขอบกระดาษด้านกว้างอยู่ชิดกับฐานไม้ และให้แผ่นกระดาษคลุมบริเวณที่ลูกกลมโลหะทั้งสองตกลงบนพื้น ใช้กระดาษกาวตรึงกระดาษไว้กับพื้น แล้ววางกระดาษคาร์บอนซ้อนบนกระดาษขาวอีกชั้นหนึ่ง เมื่อลูกกลมโลหะทั้งสองตกลงบนกระดาษคาร์บอนก็จะเกิดรอยบนกระดาษขาวให้เห็นตำแหน่งที่ลูกกลมโลหะตกบนกระดาษขาวได้
จากการปล่อยลูกกลมโลหะมวลเท่ากัน 2 ลูก ให้ชนกันในสองมิติ จะได้ตำแหน่งที่ลูกกลมโลหะตกกระทบกระดาษ ดังรูป
สรุปได้ว่า
1.จากการเคลื่อนที่ของลูกโลหะ A และ B หลังการชนและเวลาในการเคลื่อนที่ของลูกกลมโลหะทั้งสองลูกจากปลายรางถึงพื้นพร้อมกัน เนื่องจากลูกกลมโลหะทั้งสองตกพื้นพร้อมกัน
2.เส้นตรงทุกเส้นบนกระดาษที่ได้จากการทดลอง คือ การกระจัดในแนวระดับของลูกกลมโลหะ A และ B ก่อนการชนและภายหลังการชน ซึ่งแต่ละเส้นใช้เวลาในการเคลื่อนที่เท่ากัน
3.การกระจัดลัพธ์ในแนวระดับของลูกกลมโลหะ A และ B หลังการชนเท่ากับการกระจัดของลูกกลมโลหะ B เมื่อไม่มีการชน
4.การกระจัดในแนวระดับของลูกกลมโลหะ A และ B เกิดจากการเคลื่อนที่ของลูกกลมโลหะ A และ B ในช่วงเวลาเท่ากัน ดังนั้นเส้นตรงที่ลากแทนการกระจัดจึงใช้แทนขนาดและทิศทางของความเร็วในแนวระดับด้วย เมื่อกำหนดมาตราส่วนให้พอเหมาะ
5.ความเร็วในแนวระดับของลูกกลมโลหะ B ก่อนการชนจะหาได้จากการกระจัดในแนวระดับของลูกกลมโลหะ B เมื่อไม่มีการชน เนื่องจากความเร็วในแนวระดับของลูกกลมโลหะ B เมื่อไม่เกิดการชนจะคงตัว
6.เนื่องจากลูกกลมโลหะ A และ B ที่ชนกันมีมวลเท่ากัน ดังนั้นเส้นตรงที่ลากแทนการกระจัดจึงเทนขนาดและทิศทางของโมเมนตัมของลูกกลมโลหะด้วย เมื่อกำหนดมาตรส่วนให้พอเหมาะ
7.โมเมนตัมรวมของลูกกลมโลหะ A และ B ก่อนการชนเท่ากับโมเมนตัมรวมของลูกกลมโลหะ A และ B หลังการชน นั่นคือ การชนของวัตถุในสองมิติ โมเมนตัมรวมของระบบคงตัว
|
|