Kimmoamaton törmäys ja liikemäärän säilyminen
1 · Ennusta
Liikkuva pallo törmää raskaampaan paikallaan olevaan palloon ja ne liikkuvat eteenpäin yhdessä. Säilyykö liikemäärä, vaikka liike-energiaa menetetään?
- Sekä liikemäärä että liike-energia säilyvät
- Liikemäärä säilyy, mutta liike-energia ei
- Eikä liikemäärä eikä liike-energia säily
2 · Kokoa
- Avaa kimmoamattoman törmäyksen simulaatio ja paina Nollaa.
- Ota käyttöön KE-anturit palloilla A ja B.
- Aseta pallo A:n alkunopeus jokaiselle alla olevalle suoritukselle, paina Toista ja kirjaa yhteinen nopeus, jolla molemmat pallot liikkuvat heti törmäyksen jälkeen.
3 · Kerää data
| Pallo A:n massa m₁ (kg) | Pallo B:n massa m₂ (kg) | Pallo A:n alkunopeus v₁ (m/s) | Alkuliikemäärä p = m₁v₁ (kg·m/s) | Yhdistetty nopeus törmäyksen jälkeen (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 6.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 14.00 |
Kuvaa yhdistetty lopullinen nopeus (y-akseli) alkuliikemäärää p vasten (x-akseli).
4 · Analysoi
- 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?
5 · Laajenna
- 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.
Tämän kokeen fysiikka
Liikemäärä
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
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.
Mekaniikka
- Heittoliike ja liike-energia
- Pallo rampilla: energia kitkattomalla kaltevuudella
- Palikka kitkarampilla: lepokitkan kynnyksen löytäminen
- Rajanopeus: putoaminen ilmanvastuksen läpi
- Voimalaboratorio: Newtonin toinen laki
- Vastakkaiset voimat: Newtonin toinen laki ja liikemäärä
- Pomppiva pallo: energian menetys törmäyksessä
- Kimmoiset törmäykset ja liikemäärän säilyminen
- Newtonin keilu: liikemäärän ja energian siirtyminen
- Yksinkertainen heiluri
- Massa jousessa: tasainen värähtelyliike
- Tasainen ympyräliike ja sentripetalivoima