۶ - اعمال رابطه ضربه-مومنتوم برای آنالیز حرکت

همه اجرا رو میشه بر اساس رابطه ضربه-مومنتوم آنالیز کرد. همه نیروهای خارجی روی یه بدن، برای یه بازه زمانی اعمال میشن. حرکت بدن، هرچقدر تند و در هر جهتی که بعد از اعمال نیروی خارجی میره، همون چیزیه که یه مربی میبینه و ارزیابی میکنه. موقع شوت کردن توپ بسکتبال، بازیکن ضربه رو به بال اعمال میکنه و سعی میکنه که توپ به اندازه کافی تند و در جهت مناسب بره. ضربه از طرف زمین، ضربه رو به بالای بازیکن رو موقع پریدن به هوا، زیاد میکنه و ضربه زمین، ضربه رو به پایین بازیکن در حال فرود و کم میکنه. وقتی یه گلف باز به توپ ضربه میزنه، ضربه اعمال شده به توپ توسط کلاب، ضربه توپ رو تغییر میده تا با سرعت مناسب حرکت کنه.

۵ - مشتق شدن رابطه ضربه-حرکت از قانون شتاب

قانون دوم نیوتون برای توضیح شتاب یه بدن در کسری از زمان، مفیده. اما اجرا، فقط در مورد "کسری" از زمان ها نیست، و در مورد شتاب هم نیست. وقتی بدنا با هم تعامل میکنن، مثل یه توپ بیس بال که به راکت میخوره، یا بازیکنی که فرود میاد و دوباره میپره هوا، نیروهای مساوی و خلاف جهت، در کل زمان، دارن اعمال میشن، و سرعت هر بدن، در همه این زمان ها، تحت تاثیر نیرو هاست، و ممکنه وقتی نیرو دیگه اعمال نشه، سرعت متفاوتی داشته باشه. میتونم قانون دوم نیوتون، ΣF = ma رو دوباره بنویسم تا نشون بدم که چجوری، هنگام اعمال یه نیروی نامتعادل در یه بازه زمانی، سرعت بدن تحت تاثیر قرار میگیره. من فرمول شتاب، a مساوی(V_f منهای V_i) تقسیم بر  Δt رو توی ΣF = ma میگذارم.  فرمول میشه ΣF مساوی m ضرب در ((V_f منهای V_i) تقسیم بر  Δt).

حالا هر دو سرعت رو در m ضرب کنید که میشه: ΣF مساوی (mV_f منهای mV_i) تقسیم بر Δt. 

با تقسیم کردن هر دو بخش به Δt داریم: ΣFΔt مساوی mV_f منهای mV_i
این فرمول، رابطه ضربه-مومنتوم ه. سمت راست فرمول فرمول، ΣFΔt، مقدار مهمیه که اسمش ضربه (impulse) ست. ضربه، حاصلضرب نیرو در طول زمانی که اعمال میشه ست. واحد ضربه، نیوتون در ثانیه، یا N.s (واحد های نیرو ضرب در واحد های زمان). مومنتوم، که تو فصل ۵ توضیح داده شد، حاصل جرم بدن در سرعتشه. واحد مومنتوم، کیلوگرم در متر بر ثانیه، یا kg.m/s (واحد های جرم در واحد های سرعت)ست. سمت چپ فرمول، mV_f منهای mV_i، (به صورت مومنتوم نهایی منهای مومنتوم اولیه بخونین)، تغییرات مومنتوم یه بدن رو توضیح میده. این فرمول نشون میده که ضربه اعمالی میتونه مومنتوم بدن رو، در طول یه بازه زمانی، کم و زیاد کنه.

۴ - قانون دوم نیوتون: قانون شتاب

قانون دوم نیوتون، خدای مکانیکه. این قانون میگه که یه نیروی نامتعادل چه تاثیری روی حرکت یه بدن داره:

یه نیروی نامتعادل اعمال شده روی یه بدن سبب شتاب گرفتن بدن، با مقداری متناسب با نیروی نامتعادل و در جهت نیروی نامتعادل و به صورت برعکس متناسب با جرم بدن میشه.

به صورت ریاضی، این قانون به صورت F = ma دیده میشه، اما این فرمول، شکل خیلی ساده ای از قانونه. قانون دوم نیوتون رو میشه به بخش های مختلف تقسیم کرد که منجر به بیانیه ریاضی وار بهتری از قانون میشه، مثل این:

یه نیروی نامتعادل اعمال شده بر یه بدن سبب شتاب گرفتن بدن میشه...: چیز جدیدی اینجا نیست - این بازگویی قانون اول نیوتونه. تو مکانیک، شتاب یعنی "تند رفتن یا کند رفتن در یه جهت خاص،" یه تغییر در حرکت یه بدن.

... با یه مقدار متناسب با نیروی نامتعادل ...: نیروی نامتعادل بزرگتر سبب تغییر بزرگتر حرکت میشه، و نیروی نامتعادل کوچکتر سبب تغییر کوچکتر.

... در جهت نیروی نامتعادل ...: اگه نیروی نامتعادل تو جهت مثبت باشه، شتاب هم تو جهت مثبته و برعکس. جهت نیروی نامتعادل و جهت شتاب تولید شده به دلیل نیروی نامتعادل، یکی هستن.

۳ - قانون سوم نیوتون: قانون عمل مساوی و مخالف-عکس العمل

مردم از عمل و عکس العمل تو حرفاشون در مورد سیاست (اگه این قانون تصویب بشه، جامعه اینجوری بهش عکس العمل نشون میده) و رابطه های شخصی (از هر دست بدی، از همون دست میگیری)  استفاده میکنن. به قانون سوم نیوتون معمولا، قانون عمل و عکس العمل هم میگن. اما تکرار قانون سوم به عنوان عمل و عکس العمل، گمراه کننده است چون به نظر میاد که فقط یه دونه نیرو هست (نیروی عمل کننده) که دیگری (نیروی عکس العمل) رو سبب میشه. در واقع، دو نیرو همزمان رخ میدن. هر بدن، یه نیرو رو روی بدن دیگری که توی کشش یا فشار درگیره، اعمال میکنه. نمیشه که یه نیرو بدون دو بدن باشه. یه بدن، نیرو تولید نمیکنه که دیگری بهش واکنش نشون بده. نیرو اونجاست چون دو بدن با هم تعامل میکنن. به جای عمل-عکس العمل، بهتره به عنوان موافق و مخالف بهش نگاه کنیم. یه بیانیه خوب از قانون سوم نیوتون اینه:

وقتی دو بدن با هم تعامل میکنن، نیروی روی یه بدن، مساوی (از لحاظ مقدار) و خلاف جهت نیروی بدن دیگه ست.

۲ - قانون اول نیوتون: قانون اینرسی

قانون اول نیوتون مشخص میکنه که نیروی نامتعادل به عنوان تغییر دهنده حرکت یه بدن عمل میکنه. چون اینرسی یعنی مقاومت یه بدن در مقابل تغییر حرکت (فصل ۳ رو ببینین)، نیوتون ۱ رو به عنوان قانون اینرسی هم میشناسن. قانون اول نیتون میگه:

یه بدن در حال حرکت، به حرکت خودش ادامه میده و یه بدن ثابت، ثابت میمونه تا زمانی که توسط یه نیروی خارجی نامتعادل تحت تاثیر قرار بگیره.

حرکت به سرعت یه بدن اشاره داره یا اینکه بدن چقدر تند تو یه جهت خاص حرکت میکنه (سرعت تو فصل ۵ توضیح داده شده).