Μηχανική

Ανελαστική κρούση

Δες την κινητική ενέργεια να πέφτει καθώς οι μπάλες μόλις που αναπηδούν.

Ανελαστική κρούση — διαδραστική προσομοίωση Μηχανική. Δες την κινητική ενέργεια να πέφτει καθώς οι μπάλες μόλις που αναπηδούν. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Ανελαστικές κρούσεις

Σε ανελαστική κρούση, η κινητική ενέργεια δεν διατηρείται. Τα αντικείμενα μπορεί να κολλήσουν μεταξύ τους ή να απομακρυνθούν πιο αργά από ό,τι σε ελαστική περίπτωση.

Η ορμή εξακολουθεί να διατηρείται αν οι εξωτερικές δυνάμεις είναι αμελητέες, αλλά μέρος της κινητικής ενέργειας γίνεται εσωτερική ενέργεια (παραμόρφωση, θερμότητα). Χαμηλός συντελεστής αναπήδησης κάνει την κρούση ορατά «κολλητική».

• Σp_before = Σp_after
• KE_after < KE_before

Σύνοψη έρευνας

Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο

Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.

Βασική ερώτηση

Μια κινούμενη μπάλα συγκρούεται με βαρύτερη ακίνητη μπάλα και κινούνται μαζί. Διατηρείται η ορμή παρότι χάνεται κινητική ενέργεια;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Και η ορμή και η κινητική ενέργεια διατηρούνται
• Η ορμή διατηρείται, αλλά η κινητική ενέργεια όχι
• Ούτε η ορμή ούτε η κινητική ενέργεια διατηρούνται

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Μάζα μπάλας A m₁ (kg)
• Μάζα μπάλας B m₂ (kg)
• Αρχική ταχύτητα μπάλας A v₁ (m/s)

Τι μετράς:

• Αρχική ορμή p = m₁v₁ (kg·m/s)
• Συνδυασμένη ταχύτητα μετά την κρούση (m/s)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προσομοίωση ανελαστικής κρούσης και πάτησε Επαναφορά.
2. Ενεργοποίησε τους αισθητήρες KE στη μπάλα A και τη μπάλα B.
3. Ρύθμισε την αρχική ταχύτητα της μπάλας A για κάθε δοκιμή παρακάτω, πάτησε Αναπαραγωγή, και κατέγραψε την κοινή ταχύτητα με την οποία κινούνται και οι δύο μπάλες αμέσως μετά τη σύγκρουση.

Κυρίαρχη εξίσωση

Ορμή — p = m·v

Το μέγεθος που διατηρείται σε κάθε κρούση, συμπεριλαμβανομένης αυτής. Η μπάλα B ξεκινά σε ηρεμία, ώστε η συνολική ορμή του συστήματος πριν την πρόσκρουση είναι απλώς η ορμή της μπάλας A m₁v₁.

Κινητική ενέργεια — KE = ½·m·v²

Σε αντίθεση με την ορμή, η κινητική ενέργεια δεν διατηρείται σε ανελαστική κρούση — η σύγκριση της συνολικής KE πριν και μετά την κρούση δείχνει πόση ενέργεια χάθηκε σε παραμόρφωση και θερμότητα.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Δείξε τη διαδικασία σου υπολογίζοντας την αρχική ορμή p = m₁v₁ για μία δοκιμή και σύγκρινέ την με την ένδειξη της προσομοίωσης στην ίδια δοκιμή.
• Χρησιμοποιώντας τη συνολική μάζα (m₁ + m₂) και τη διατήρηση ορμής, πρόβλεψε την τελική ταχύτητα και σύγκρινέ την με την καταγεγραμμένη τιμή σου. Πόσο κοντά είναι η αντιστοιχία;

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Υπολόγισε την κινητική ενέργεια λίγο πριν την κρούση και λίγο μετά (χρησιμοποιώντας τη συνδυασμένη τελική ταχύτητα και τη συνολική μάζα). Πού πήγε η χαμένη κινητική ενέργεια;
• Αυτή η κρούση δεν είναι απόλυτα ανελαστική (συντελεστής αναπήδησης ≈ 0.05, όχι ακριβώς 0). Θα περίμενες την πραγματική τελική ταχύτητα ελαφρώς υψηλότερη ή χαμηλότερη από την ιδανική πρόβλεψη; Εξήγησε.

• AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
• AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
• IB Physics — A.3 Work, energy and power
• General High School Physics — Work, energy & power
• NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
• Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
• Middle School Physical Science — Kinetic energy

1. Καλώς όρισες στην Ανελαστική κρούση
2. Πάτησε Αναπαραγωγή
3. Επίλεξε τη μπάλα
4. Χαμένη ενέργεια
5. Άνοιξε τα δεδομένα
6. Το κατάφερες!

Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →

Λήψη φύλλου εργασίας →

Διατήρηση ορμής