Mekaniikka
Kimmoisa törmäys
Katso kokonaisliikemäärän säilyvän, kun pallot pomppaavat erilleen.
Kimmoisa törmäys – interaktiivinen Mekaniikka-simulaatio. Katso kokonaisliikemäärän säilyvän, kun pallot pomppaavat erilleen. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Liikemäärän säilyminen
Törmäyksessä ilman ulkoisia voimia kokonaisliikemäärä säilyy. Kimmoisassa törmäyksessä myös liike-energia säilyy.
Kun kaksi palloa törmää kitkattomalla pinnalla, niiden yksittäiset liikemäärät muuttuvat, mutta järjestelmän kokonaisliikemäärä pysyy samana. Lähes kimmoisassa törmäyssä ne pomppaavat erilleen liike-energian lähes muuttumattomana – nopeat pallot sisään, nopeat pallot ulos.
- p = mv → Σp_before = Σp_after
- KE = ½mv² (säilyy kimmoisissa törmäyksissä)
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Kaksi identtistä palloa rullaa toisiaan kohti samalla nopeudella ja törmäävät kimmoisasti. Miten niiden nopeudet vertautuvat törmäyksen jälkeen ennen oleviin?
Punniteltavat ennusteet
- Jokainen pallo pomppaa suoraan takaisin samalla nopeudella, jolla se saapui
- Molemmat pallot pysähtyvät täysin törmäyskohtaan
- Molemmat pallot jatkavat muuttumattomina, kuin ne olisivat kuluneet toistensa läpi
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Massa m (kumpikin pallo) (kg)
- Lähestymisnopeus v (m/s)
Mitä mittaat:
- Pallo A:n liikemäärä p = mv (kg·m/s)
- Pallo A:n KE = ½mv² (J)
- Pallo A:n liikemäärä jälkeen – ideaalinen ennuste (kg·m/s)
- Kokonaisliikemäärä törmäyksen jälkeen (A + B) (kg·m/s)
Miten tutkimus etenee
- Avaa kimmoisen törmäyksen simulaatio ja paina Nollaa.
- Varmista, että molemmilla palloilla on yhtä suuri massa, ja aseta lähestymisnopeus jokaiselle alla olevalle suoritukselle (pallo A liikkuu oikealle, pallo B vasemmalle samalla nopeudella).
- Paina Toista, katsele liikemääräantureita molemmilla palloilla ja kirjaa pallo A:n liikemäärälukema heti, kun pallot erkanevat.
Hallitseva yhtälö
Liikemäärä — p = m·v
Jokaisen pallon liikemäärä ennen törmäystä, massasta ja jokaiselle suoritukselle asettamastasi lähestymisnopeudesta. Kokonaisliikemäärä (pallo A + pallo B) säilyy törmäyksen läpi.
Liike-energia — KE = ½·m·v²
Pallo A:n liikkeen energia ennen törmäystä. Täydellisen kimmoisassa törmäyksessä tämä säilyy täysin; elävän simulaation kimmoisuus 0.98 säilyttää vain e² osan siitä, minkä syventymisvastauksiesi pitäisi ottaa huomioon.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Näytä laskusi laskemalla pallo A:n liikemäärä ennen törmäystä (p = mv) yhdelle suoritukselle ja vertaa sitä simulaation liikemääräanturin lukemaan.
- Vertaa pallo A:n liikemäärää ennen ja jälkeen törmäyksen. Mitä etumerkin muutos kertoo sen suunnasta? Onko pallojen A + B kokonaisliikemäärä säilynyt?
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Simulaatio käyttää kimmoisuutta 0.98, ei täydellistä 1.0. Miten odotat pomppuliikemäärän eroavan ideaalisesta ennusteestasi, ja miksi?
- Jos pallo B olisi kaksi kertaa raskaampi kuin pallo A, pomppaisiko pallo A edelleen suoraan takaisin? Päätele yleisten kimmoisten törmäysten kaavojen avulla.
- AP Physics 1 — Unit 4: Linear Momentum
- AP Physics C: Mechanics — Unit 4: Linear Momentum
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Momentum & collisions
- NGSS High School Physics — Conservation of momentum
- Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
- Middle School Physical Science — Kinetic energy
- Tervetuloa kimmoisiin törmäyksiin
- Paina Toista
- Liikemäärän vaihto
- Valitse pallo
- Avaa data
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →