برخورد غیرکشسان و پایستگی تکانه
1 · پیشبینی
توپ متحرکی به توپ سنگینترِ ساکن میخورد و با هم حرکت میکنند. آیا با گمشدن انرژی جنبشی هم، تکانه پایسته میماند؟
- هم تکانه و هم انرژی جنبشی پایستهاند
- تکانه پایسته است، اما انرژی جنبشی نه
- نه تکانه و نه انرژی جنبشی پایسته است
2 · آمادهسازی
- شبیهسازی برخورد غیرکشسان را باز کنید و Reset بزنید.
- کاوشگرهای انرژی جنبشی توپ A و توپ B را فعال کنید.
- تندی اولیهٔ توپ A را برای هر آزمایش زیر تنظیم کنید، Play بفشارید و تندی مشترک هر دو توپ بلافاصله پس از برخورد را ثبت کنید.
3 · گردآوری داده
| جرم توپ A با m₁ (kg) | جرم توپ B با m₂ (kg) | تندی اولیهٔ توپ A با v₁ (m/s) | تکانه اولیه p = m₁v₁ (kg·m/s) | تندی ترکیبی پس از برخورد (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 6.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 14.00 |
تندی نهایی ترکیبی (محور y) را بر حسب تکانهٔ اولیهٔ p (محور x) رسم کنید.
4 · تحلیل
- برای یک آزمایش، مراحل محاسبهٔ تکانه اولیه p = m₁v₁ را نشان دهید و آن را با قرائت شبیهسازی در همان آزمایش مقایسه کنید.
- با جرم کل (m₁ + m₂) و پایستگی تکانه، تندی نهایی را پیشبینی و با مقدار ثبتشده مقایسه کنید. تطبیق چقدر نزدیک است؟
5 · گسترش
- انرژی جنبشی را درست پیش و درست پس از برخورد حساب کنید (با تندی نهایی ترکیبی و جرم کل). انرژی جنبشی گمشده کجا رفت؟
- این برخورد کامل غیرکشسان نیست (بازگردانی ≈ 0.05، دقیقاً 0 نه). انتظار دارید تندی نهایی واقعی کمی بالاتر یا پایینتر از پیشبینی ایدهآل باشد؟ توضیح دهید.
فیزیک پشت این آزمایش
تکانه
کمیتی که در هر برخوردی، از جمله این، پایسته است. توپ B از سکون شروع میکند، پس تکانهٔ کل سامانه پیش از برخورد همان تکانهٔ توپ A یعنی m₁v₁ است.
انرژی جنبشی
برخلاف تکانه، انرژی جنبشی در برخورد غیرکشسان پایسته نیست — مقایسهٔ کل انرژی جنبشی پیش و پس از برخورد نشان میدهد چقدر انرژی به تغییر شکل و گرما گم شد.