14. Lendület, a lendületmegmaradás törvénye

Lendület

A lendület a test tömegének és sebességének szorzata.

Jele: I

Mértékegysége:

A lendület vektormennyiség, iránya megegyezik a test sebességvektorának az irányával.

A lendületmegmaradás törvénye
A lendületmegmaradás törvénye szerint zárt rendszerben a testek összlendülete állandó.

Ez akkor érvényes, ha a külső erők hatása elhanyagolható.

Rugalmas és rugalmatlan ütközések

Az ütközések lehetnek rugalmasak vagy rugalmatlanok. 

1. Rugalmas ütközéskor a testek visszanyerik eredeti alakjukat. 

2. Rugalmatlan ütközéskor maradandó alakváltozás történik. Tökéletesen rugalmatlan ütközésnél a testek összetapadnak és együtt mozognak tovább. Rugalmatlan ütközésnél is megmarad az összlendület, csak a mozgásforma változik.

Feladatok

1, 2, 3, ! 5, 6, 7, 8, 9, 10

Forrás: https://www.kemfiz.hu/fizika_kozep_lendulet.html

1. Ütközés és közös mozgás

Egy 0,1 kg tömegű, pontszerű test egyenes pályán halad 2 m/s sebességgel. Mozgása során utolér egy másik, szintén pontszerű testet, amelynek tömege 0,2 kg, és azonos irányban halad 1 m/s sebességgel. A két test tökéletesen rugalmatlanul ütközik, azaz az ütközés után összetapadnak, és együtt mozognak tovább. 

Kérdés: Mekkora lesz az ütközés utáni közös sebességük? 

Helyes válasz: A) A közös sebesség kisebb lesz, mint 1,5 m/s. 

Indoklás: Lendületmegmaradás alapján
A közös sebesség közelebb van a lassabbéhoz. 

, ami kisebb mint 1,5 m/s.

2. Azonos tömegű, azonos sebességű gumilabda vagy gyurma nagyobb kilendítést okoz egy fonálra függesztett testnél?

Kérdés: Melyik esetben lendül ki jobban a fonálon függő test? 

Helyes válasz: A) Amikor gumilabdával dobjuk meg. 

Indoklás: A gumilabda visszapattan, így kétszeres lendületet ad át → nagyobb kilendülés. 

3. Rugalmatlan ütközés két autó között

Két autó egy irányba halad egyenes úton. A gyorsabb utoléri a lassabbat, és tökéletesen rugalmatlanul ütköznek, azaz az ütközés után együtt mozognak tovább.

Kérdés: Melyik autónak változik meg jobban a sebessége az ütközés során? 

Helyes válasz: A) Annak, amelyik gyorsabban haladt. 

Indoklás: A gyorsabb autó sebessége jobban csökken, mert a közös sebesség közelebb van a lassabbéhoz.

5. Két kiskocsi közé robbantott petárda ellöki a kocsikat — melyik megmaradási tétel érvényesül?

Kérdés: Melyik fizikai megmaradási tétel érvényesül a kiskocsik mozgására?

Helyes válasz: C) Csak a lendület megmaradásának tétele.

Indoklás: A robbanás során belső energia (pl. kémiai energia) alakul át mozgási energiává, így a mechanikai energia nem marad meg. Viszont ha a rendszer zárt (nincs külső erő), akkor a teljes lendület megmarad. A két kiskocsi egymással ellentétes irányban mozdul el úgy, hogy a rendszer összlendülete a robbanás előtt és után is nulla marad.

6. Ugrás vízibicikliről

Egy gyerek egy álló vízibicikliről vízszintesen fejest ugrik a tóba. 

Kérdés: Milyen viszonyban van a gyerek és a vízibicikli vízszintes irányú lendülete az ugrás pillanatában? 

Helyes válasz: B) Egyenlő nagyságú, de ellentétes irányú lesz a lendületük.

Indoklás: A rendszer zárt, így a lendületmegmaradás miatt a két test lendülete egyenlő nagyságú és ellentétes irányú.

7. Szumó-birkózók ütközése

Két szumó-birkózó egymásnak rohan, a levegőbe emelkedve ütköznek. 

Kérdés: Mi határozza meg, hogy melyikük tudja kilökni a másikat a körből? 

Helyes válasz: B) Lendületük. 

Indoklás: Az ütközés hatását a lendület határozza meg, nem az izomerő vagy energia.

8. Rugalmas ütközés falnál

Egy golyó merőlegesen ütközik a falnak, tökéletesen rugalmasan visszapattan. 

Kérdés: Hogyan érvényesül a lendületmegmaradás törvénye?  

Helyes válasz: B) A golyó lendületet ad a falnak, s ezzel át a Földnek.

Indoklás: A golyó sebessége irányt vált, tehát a lendülete is megváltozik (például +I → -I). Ez csak úgy lehetséges, ha a fal (és vele együtt a Föld) átveszi a lendületváltozást. Mivel a Föld tömege óriási, a sebességváltozása elhanyagolható, de a lendületmegmaradás ettől még érvényesül: a rendszer (golyó + Föld) összlendülete megmarad. 

9. Frontális ütközés két autó között

Két autó egymással szemben halad, frontálisan ütköznek, és összetapadnak. 

Kérdés: Mitől függ, hogy melyik irányba haladnak az ütközés után? 

Helyes válasz: B) Attól függ, hogy az ütközés előtt melyik autónak volt nagyobb a lendülete. 

Indoklás: A közös mozgás irányát a rendszer összlendülete határozza meg.

10. Lövés helikopterből

Egy katonai helikopter vízszintesen tüzel gépágyújával. A rendszer a helikopterből és a kilőtt lövedékből áll. 

Kérdés: Melyik megmaradási törvény érvényesül a rendszerre? 

Helyes válasz: A) A lendületmegmaradás tétele. 

Indoklás: A helikopter és a lövedék zárt rendszert alkot, a lövés után a rendszer lendülete megmarad.

Vissza