Mekaniikka

Kimmoamaton törmäys

Katso liike-energian vähenevän, kun pallot tuskin pomppaavat.

Kimmoamaton törmäys – interaktiivinen Mekaniikka-simulaatio. Katso liike-energian vähenevän, kun pallot tuskin pomppaavat. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.

Kimmoamattomat törmäykset

Kimmoamattomassa törmäyksessä liike-energia ei säily. Kappaleet voivat tarttua yhteen tai liikkua eteenpäin hitaammin kuin kimmoisassa tapauksessa.

Liikemäärä säilyy edelleen, jos ulkoiset voimat ovat merkityksettömiä, mutta osa liike-energiasta muuttuu sisäenergiaksi (muodonmuutos, lämpö). Matala kimmoisuus tekee törmäyksestä näkyvästi ”tarttuvan”.

• Σp_before = Σp_after
• KE_after < KE_before

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

Liikkuva pallo törmää raskaampaan paikallaan olevaan palloon ja ne liikkuvat eteenpäin yhdessä. Säilyykö liikemäärä, vaikka liike-energiaa menetetään?

Punniteltavat ennusteet

• Sekä liikemäärä että liike-energia säilyvät
• Liikemäärä säilyy, mutta liike-energia ei
• Eikä liikemäärä eikä liike-energia säily

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Pallo A:n massa m₁ (kg)
• Pallo B:n massa m₂ (kg)
• Pallo A:n alkunopeus v₁ (m/s)

Mitä mittaat:

• Alkuliikemäärä p = m₁v₁ (kg·m/s)
• Yhdistetty nopeus törmäyksen jälkeen (m/s)

Miten tutkimus etenee

1. Avaa kimmoamattoman törmäyksen simulaatio ja paina Nollaa.
2. Ota käyttöön KE-anturit palloilla A ja B.
3. Aseta pallo A:n alkunopeus jokaiselle alla olevalle suoritukselle, paina Toista ja kirjaa yhteinen nopeus, jolla molemmat pallot liikkuvat heti törmäyksen jälkeen.

Hallitseva yhtälö

Liikemäärä — p = m·v

Suure, joka säilyy jokaisessa törmäyksessä, myös tässä. Pallo B alkaa levosta, joten järjestelmän kokonaisliikemäärä ennen törmäystä on vain pallo A:n liikemäärä m₁v₁.

Liike-energia — KE = ½·m·v²

Toisin kuin liikemäärä, liike-energia ei säily kimmoamattomassa törmäyksessä – kokonais-KE:n vertailu ennen ja jälkeen törmäyksen osoittaa, kuinka paljon energiaa meni muodonmuutokseen ja lämpöön.

Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään

• Näytä laskusi laskemalla alkuliikemäärä p = m₁v₁ yhdelle suoritukselle ja vertaa sitä simulaation lukemaan samassa suorituksessa.
• Käyttäen kokonaismassaa (m₁ + m₂) ja liikemäärän säilymistä ennusta lopullinen nopeus ja vertaa sitä kirjaamaasi arvoon. Kuinka lähelle osuma on?

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Laske liike-energia juuri ennen törmäystä ja juuri sen jälkeen (käyttäen yhdistettyä lopullista nopeutta ja kokonaismassaa). Minne puuttuva liike-energia meni?
• Tämä törmäys ei ole täysin kimmoamaton (kimmoisuus ≈ 0.05, ei tasan 0). Odotatko todellisen lopullisen nopeuden olevan hieman korkeampi vai matalampi kuin ideaalinen ennuste? Selitä.

• 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. Tervetuloa kimmoamattomiin törmäyksiin
2. Paina Toista
3. Valitse pallo
4. Energiaa menetettiin
5. Avaa data
6. Onnistuit!

Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.

Avaa interaktiivinen laboratorio →

Lataa työarkki →

Liikemäärän säilyminen