Rugalmatlan ütközés és impulzusmegmaradás
1 · Jóslás
Egy mozgó labda nekiütközik egy nehezebb, álló labdának, és együtt mozdulnak el. Megmarad-e az impulzus, noha mozgási energia vész el?
- Az impulzus és a mozgási energia is megmarad
- Az impulzus megmarad, de a mozgási energia nem
- Sem az impulzus, sem a mozgási energia nem marad meg
2 · Előkészítés
- Nyisd meg a rugalmatlan ütközés szimulációt, és nyomd meg a Visszaállítást.
- Engedélyezd a KE-mérőket az A és a B labdán.
- Állítsd be az A labda kezdősebességét minden alábbi mérésnél, nyomd meg az Indítást, és rögzítsd a közös sebességet, amellyel mindkét labda közvetlenül az ütközés után mozog.
3 · Adatgyűjtés
| Az A labda tömege m₁ (kg) | A B labda tömege m₂ (kg) | Az A labda kezdősebessége v₁ (m/s) | Kezdeti impulzus p = m₁v₁ (kg·m/s) | Közös sebesség ütközés után (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 6.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 14.00 |
Ábrázold a közös végsebességet (y-tengely) a p kezdeti impulzussal (x-tengely) szemben.
4 · Elemzés
- Mutasd meg a kezdeti impulzus p = m₁v₁ számítását egyik mérésnél, és hasonlítsd a szimuláció kijelzőjéhez ugyanannál a mérésnél.
- A (m₁ + m₂) teljes tömeg és az impulzusmegmaradás használatával jósld meg a végsebességet, és hasonlítsd a rögzített értékedhez. Mennyire szoros az egyezés?
5 · Kiterjesztés
- Számítsd ki a mozgási energiát közvetlenül az ütközés előtt és után (a közös végsebességgel és a teljes tömeggel). Hová tűnt a hiányzó mozgási energia?
- Ez az ütközés nem tökéletesen rugalmatlan (visszaütés ≈ 0.05, nem pontosan 0). A valódi végsebesség kicsit magasabb vagy alacsonyabb lesz, mint az ideális jóslat? Magyarázd el.
A fizika a kísérlet mögött
Impulzus
A minden ütközésben megmaradó mennyiség, ebben is. A B labda nyugalomból indul, tehát a rendszer teljes impulzusa ütés előtt csak az A labda m₁v₁ impulzusa.
Mozgási energia
Az impulzussal ellentétben a mozgási energia nem marad meg rugalmatlan ütközésben — a teljes KE ütközés előtti és utáni összevetése megmutatja, mennyi energia veszett el deformációra és hőre.
Mechanika
- Hajítás és mozgási energia
- Labda rámpán: energia súrlódásmentes ferde síkon
- Blok súrlódásos rámpán: a tapadási súrlódás küszöbének megtalálása
- Végsebesség: esés légellenállással
- Erőlabor: Newton második törvénye
- Ellentétes erők: Newton második törvénye és impulzus
- Pattogó labda: energiaveszteség ütközéskor
- Rugalmas ütközések és impulzusmegmaradás
- Newton-inga: impulzus- és energiátadás
- Egyszerű inga
- Tömeg rugón: egyszerű harmonikus rezgőmozgás
- Egyenletes körmozgás és centripetális erő