التصادم غير المرن وانحفاظ الزخم
1 · توقّع
كرة متحركة تصطدم بكرة أثقل ساكنة فتتحركان معًا. هل ينحفظ الزخم رغم فقد الطاقة الحركية؟
- ينحفظ الزخم والطاقة الحركية معًا
- ينحفظ الزخم، لكن الطاقة الحركية لا
- لا ينحفظ الزخم ولا الطاقة الحركية
2 · التجهيز
- افتح محاكاة التصادم غير المرن واضغط إعادة.
- فعّل مسبري الطاقة الحركية على الكرتين A وB.
- اضبط السرعة الابتدائية للكرة A لكل تجربة أدناه، واضغط تشغيل، وسجّل السرعة المشتركة التي تتحرك بها الكرتان بعد التصادم مباشرة.
3 · اجمع البيانات
| كتلة الكرة A m₁ (kg) | كتلة الكرة B m₂ (kg) | السرعة الابتدائية للكرة A v₁ (m/s) | الزخم الابتدائي p = m₁v₁ (kg·m/s) | السرعة المشتركة بعد التصادم (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 6.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 14.00 |
ارسم السرعة النهائية المشتركة (المحور y) مقابل الزخم الابتدائي p (المحور x).
4 · حلّل
- أظهر عملك في حساب الزخم الابتدائي p = m₁v₁ لمحاولة واحدة وقارنه بقراءة المحاكاة عند المحاولة نفسها.
- باستخدام الكتلة الكلية (m₁ + m₂) وانحفاظ الزخم، تنبأ بالسرعة النهائية وقارنها بقيمتك المسجلة. ما أقرب التطابق؟
5 · وسّع
- احسب الطاقة الحركية قبيل التصادم وبعده مباشرة (بالسرعة النهائية المشتركة والكتلة الكلية). إلى أين ذهبت الطاقة الحركية المفقودة؟
- هذا التصادم ليس غير مرن تمامًا (معامل ارتداد ≈ 0.05 لا صفرًا بالضبط). أتتوقع أن تكون السرعة النهائية الحقيقية أعلى قليلًا أم أدنى من التنبؤ المثالي؟ اشرح.
الفيزياء خلف هذه التجربة
الزخم
الكمية المحفوظة في كل تصادم بما فيه هذا. تبدأ الكرة B ساكنة، فإجمالي زخم النظام قبل الاصطدام هو زخم الكرة A m₁v₁ فحسب.
الطاقة الحركية
بخلاف الزخم، الطاقة الحركية لا تنحفظ في تصادم غير مرن — ومقارنة إجمالي الطاقة الحركية قبل التصادم وبعده تُظهر مقدار الطاقة المفقودة في التشوه والحرارة.
الميكانيكا
- حركة المقذوف والطاقة الحركية
- كرة على مستوى مائل: الطاقة على مستوى أملس
- قالب على مستوى مائل خشن: إيجاد عتبة الاحتكاك السكوني
- السرعة النهائية: السقوط عبر مقاومة الهواء
- مختبر القوى: قانون نيوتن الثاني
- قوى متعاكسة: قانون نيوتن الثاني والزخم
- كرة ترتد: فقد الطاقة عند الاصطدام
- التصادمات المرنية وانحفاظ الزخم
- مهد نيوتن: انتقال الزخم والطاقة
- البندول البسيط
- كتلة على زنبرك: الحركة التوافقية البسيطة
- الحركة الدائرية المنتظمة والقوة المركزية