Col·lisions elàstiques i conservació de la quantitat de moviment
1 · Prediu
Dues boles idèntiques rolen l'una contra l'altra a la mateixa velocitat i col·lisionen elàsticament. Després de la col·lisió, com es comparen les seves velocitats amb les d'abans?
- Cada bola rebota directament enrere a la mateixa velocitat amb què ha arribat
- Les dues boles s'aturen mortes al punt de col·lisió
- Les dues boles continuen igual, com si s'haguessin travessat
2 · Configura
- Obre la simulació de col·lisió elàstica i prem Restableix.
- Comprova que les dues boles tenen massa igual i defineix la velocitat d'aproximació de cada prova de sota (la bola A va a la dreta, la B a l'esquerra a la mateixa velocitat).
- Prem Reprodueix, mira les sondes de quantitat de moviment de les dues boles i enregistra la lectura de la bola A just després que se separin.
3 · Recull dades
| Massa m (cada bola) (kg) | Velocitat d'apropament v (m/s) | Quantitat de moviment de la bola A p = mv (kg·m/s) | KE de la bola A = ½mv² (J) | Quantitat de moviment de la bola A després — predicció ideal (kg·m/s) | Quantitat de moviment total després de la col·lisió (A + B) (kg·m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 6.00 | ||||
| 1.50 | 8.00 | ||||
| 2.00 | 5.00 |
Representa la velocitat d'aproximació v (eix x) contra l'energia cinètica de la bola A abans de la col·lisió (eix y).
4 · Analitza
- Mostra els teus càlculs de la quantitat de moviment de la bola A abans de la col·lisió (p = mv) per a una prova i compara-la amb la lectura de la sonda de la simulació.
- Compara la quantitat de moviment de la bola A abans i després de la col·lisió. Què et diu el canvi de signe sobre la seva direcció? Es conserva la quantitat de moviment total de la bola A + la bola B?
5 · Amplia
- La simulació fa servir una restitució de 0.98, no un 1.0 perfecte. Com esperaries que diferís la quantitat de moviment de rebot de la teva predicció idealitzada, i per què?
- Si la bola B pesés el doble que la A, la bola A continuaria rebotant directament enrere? Raona-ho amb les fórmules generals de col·lisió elàstica.
La física al darrere d'aquest experiment
Quantitat de moviment
La quantitat de moviment de cada bola abans de l'impacte, a partir de la massa i la velocitat d'aproximació definides per a cada prova. La quantitat de moviment total (bola A + bola B) es conserva a través de la col·lisió.
Energia cinètica
L'energia de moviment de la bola A abans de l'impacte. En una col·lisió perfectament elàstica es conserva tota; la restitució de 0.98 de la simulació en manté només e², cosa que les respostes d'Ampliació haurien de tenir en compte.
Mecànica
- Tir parabòlic i energia cinètica
- Bola en una rampa: energia en un pla inclinat sense fricció
- Bloc en una rampa amb fricció: trobar el llindar de fricció estàtica
- Velocitat límit: caure amb arrossegament
- Laboratori de forces: segona llei de Newton
- Forces oposades: segona llei de Newton i quantitat de moviment
- Bola que rebota: pèrdua d'energia a l'impacte
- Col·lisió inelàstica i conservació de la quantitat de moviment
- Pèndol de Newton: transferència de quantitat de moviment i energia
- Pèndol simple
- Massa en un moll: moviment harmònic simple
- Moviment circular uniforme i força centripeta
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles