小均在今天放學後

前往大賣場幫忙媽媽跑腿

結果剛進大賣場就看到一台快速行駛的手推車

往自己方向疾駛而來

讓我們一起想想看

什麼狀態的手推車

比較容易停下來

來避免自己受傷呢？

我們可以先思考

手推車容不容易停下來

與哪些因素有關？

想像這台手推車是剛進賣場的顧客所推的

可能是一台空空的手推車

但也可能是一家人採買完畢

一台堆滿各種商品滿載而歸的手推車

這兩種不同的情況

顯然會影響手推車容不容易停下來

代表手推車的質量大小是重要的影響因素

我們也可以想像這台手推車

可能只是微微向前移動

比旁邊的路人走路速度還慢

但也可能是像小均一進賣場遇到

像卡車一樣高速行駛過來的手推車

而速度快不快

顯然也會影響到

運動的手推車是否容易被停下來

代表手推車的速度大小

是重要的影響因素

到目前為止

我們知道質量和速度大小

是影響到運動的手推車

是否容易被停下來重要因素

如果手推車運動的速度和質量大小

會影響手推車被停止的難易程度

那這個影響會是什麼呢？

質量和速度要大一點或小一點

小均才比較容易將手推車停下來呢？

我們想像

有一台堆滿東西的手推車質量很大

速度又很快

小均應該很難停止手推車的運動

但如果這台手推車是空空的

質量很小

速度又很慢

小均應該就很容易阻止手推車的運動

將目前所學歸納一下

會發現質量和速度

都是影響手推車是否容易被停下來的重要因素

如果質量大、速度快

運動就很難被停止

如果質量小、速度慢

手推車很容易被停下來

雖然剛剛歸納了讓手推車運動停下來的重要因素

但是每次都要一一確認各個重要的影響因素

真的很麻煩

我們能不能直接定義一個物理量

可以描述運動的量

而不用讓我們總是需要去確認各因素的大小

這個可以直接描述運動的量叫做動量

以剛剛手推車為例

如果手推車的動量越大

代表手推車越難被停下來

如果手推車的動量越小

則手推車越容易被停下來

那麼將質量和速度相乘或相除

哪個會比較適合作為動量的定義呢？

根據剛剛的歸納

手推車如果質量大、速度快

那運動就很難被停止

此時手推車應該有較大的動量

手推車如果質量小、速度慢

那手推車運動就很容易被阻止

手推車就應該有較小的動量

而如果將質量和速度相除

無論是質量除以速度

或速度除以質量

都無法符合剛剛的歸納

因為會出現手推車質量大或速度快

但是動量卻比較小的矛盾情況

與事實不符

顯然利用相除不會是好的定義

但如果質量和速度相乘

手推車質量大和速度快

就動量較大

能符合剛剛的歸納

可見動量大小若定義為質量和速度相乘

較適合描述運動的量

根據剛剛的推論

可以知道動量的大小可以被定義為

質量和速度相乘

如果1公斤物體

以1公尺每秒的速度運動

物體運動的量

也就是動量為1公斤乘以公尺每秒

而如果要描述運動

運動應該是具有方向性的

也就是說動量應該是向量

手推車如果是向右運動

動量的方向應該是向右

手推車如果是向左運動

動量的方向應該是向左

可見動量的方向應該和運動的方向

也就是速度的方向相同

可以進一步將動量的向量形式寫成畫面上的公式

所以動量應該是一種向量

同時具有方向和大小

剛剛我們從手推車的運動

歸納出動量的定義

但如果利用這樣的動量來描述其他運動

剛剛歸納的結論也能完全適用嗎？

我們將賣場的手推車

變成交通道路上行駛的交通工具

你試著想看看

時速一百的卡車和機車哪一個動量較大

較不容易衝撞道路護欄後停止？

根據動量定義

在速度相同下

應該是時速一百的卡車具有較大的動量

較不容易衝撞道路護欄後停止

那如果將手推車改成警方鎮暴使用

高速飛行的橡膠子彈

同樣一顆橡膠子彈速度1公尺每秒

和速度300公尺每秒

哪一個情況動量較大

較不容易被防彈背心停止下來

會具有較大的殺傷力呢?

根據動量定義

在質量相同下

應該是300公尺每秒飛行的橡膠子彈

具有較大的動量

較不容易被防彈背心停止下來

會具有較大的殺傷力

從上面的例子發現

動量除了可以描述剛開始手推車的運動

也能描述生活中各種不同的運動喔

讓我們來總結一下這支影片的學習內容

物體運動的速度和質量

會影響物體運動被停止的難易程度

例如手推車的質量大小與速度快慢

影響了手推車停下來的難易度

質量和速度相乘

較適合作為描述運動的量

故動量的公式為質量乘以速度

動量為一種向量

同時具有方向和大小

可寫作畫面所示之公式

我們今天就學到這裡

下次見囉

Bye bye