שימור אנרגיה מול מומנטום | שימור המומנטום לעומת שימור האנרגיה
שימור אנרגיה ושימור המומנטום הם שני נושאים חשובים הנידונים בפיזיקה. מושגי יסוד אלו ממלאים תפקיד מרכזי בתחומים כמו אסטרונומיה, תרמודינמיקה, כימיה, מדעי הגרעין ואפילו מערכות מכניות. חשוב שתהיה הבנה ברורה בנושאים אלו על מנת להצטיין בתחומים אלו. במאמר זה, אנו הולכים לדון מהו שימור אנרגיה ושימור המומנטום, ההגדרות שלהם, היישומים של שני הנושאים הללו, הדמיון ולבסוף ההבדל בין שימור המומנטום לשימור האנרגיה
שימור אנרגיה
שימור אנרגיה הוא מושג שנדון במסגרת המכניקה הקלאסית. זה קובע שכמות האנרגיה הכוללת במערכת מבודדת נשמרת. עם זאת, זה לא לגמרי נכון. כדי להבין את המושג הזה במלואו, יש להבין תחילה את המושג אנרגיה ומסה. אנרגיה היא מושג לא אינטואיטיבי. המונח "אנרגיה" נגזר מהמילה היוונית "energeia", שפירושה פעולה או פעילות. במובן זה, אנרגיה היא המנגנון מאחורי פעילות. אנרגיה אינה כמות ניתנת לצפייה ישירה. עם זאת, ניתן לחשב אותו על ידי מדידת מאפיינים חיצוניים. ניתן למצוא אנרגיה בצורות רבות. אנרגיה קינטית, אנרגיה תרמית ואנרגיה פוטנציאלית הם למנות כמה. אנרגיה נחשבה כמאפיין שמור ביקום עד שפותחה תורת היחסות המיוחדת. התצפיות על תגובות גרעיניות הראו שהאנרגיה של מערכת מבודדת אינה נשמרת. למעשה, זו האנרגיה והמסה המשולבת שנשמרת במערכת מבודדת.הסיבה לכך היא שאנרגיה ומסה ניתנות להחלפה. היא ניתנת על ידי המשוואה המפורסמת מאוד E=m c2, כאשר E היא האנרגיה, m היא המסה ו-c היא מהירות האור.
שימור המומנטום
מומנטום הוא תכונה חשובה מאוד של חפץ נע. התנע של עצם שווה למסה של העצם כפול מהירות העצם. מכיוון שהמסה היא סקלרית, התנע הוא גם וקטור, בעל כיוון זהה למהירות. אחד החוקים החשובים ביותר לגבי מומנטום הוא חוק התנועה השני של ניוטון. הוא קובע שהכוח נטו הפועל על עצם שווה לקצב השינוי של התנע. מכיוון שהמסה קבועה במכניקה לא רלטיביסטית, קצב שינוי התנע שווה למסה כפול תאוצת העצם. הגזירה החשובה ביותר מחוק זה היא תיאוריית שימור המומנטום. זה קובע שאם הכוח נטו על מערכת הוא אפס, התנע הכולל של המערכת נשאר קבוע.המומנטום נשמר אפילו בסולמות רלטיביסטיים. למומנטום יש שתי צורות שונות. התנע הליניארי הוא התנע המתאים לתנועות ליניאריות, והתנע הזוויתי הוא התנע המתאים לתנועות הזוויתיות. שתי הכמויות הללו נשמרות תחת הקריטריונים לעיל.
מה ההבדל בין שימור מומנטום לשימור אנרגיה?
• שימור אנרגיה נכון רק לסולמות לא יחסיות, ובתנאי שלא יתרחשו תגובות גרעיניות. מומנטום, ליניארי או זוויתי, נשמר אפילו בתנאים רלטיביסטיים.
• שימור אנרגיה הוא שימור סקלארי; לכן, יש לקחת בחשבון את כמות האנרגיה הכוללת בעת ביצוע חישובים. מומנטום הוא וקטור. לכן, שימור המומנטום נלקח כשימור כיווני. רק למומנטה על הכיוון הנחשב יש השפעה על השימור.
