Urto elastico e conservazione della quantità di moto
1 · Prevedi
Due palle identiche rotolano l'una contro l'altra alla stessa velocità e si scontrano elasticamente. Dopo l'urto, come sono le loro velocità rispetto a prima?
- Ogni palla rimbalza indietro alla stessa velocità con cui è arrivata
- Le due palle si fermano di colpo nel punto d'urto
- Le due palle proseguono invariate, come se si attraversassero
2 · Configurazione
- Apri la simulazione d'urto elastico e premi Reimposta.
- Verifica che le palle abbiano massa uguale e imposta la velocità di avvicinamento per ogni prova qui sotto (la palla A va a destra, la B a sinistra alla stessa velocità).
- Premi Play, osserva le sonde di quantità di moto su entrambe le palle e registra la lettura della quantità di moto della palla A appena le palle si separano.
3 · Raccogli dati
| Massa m (ogni palla) (kg) | Velocità di avvicinamento v (m/s) | Sfera A, quantità di moto p = mv (kg·m/s) | Sfera A, KE = ½mv² (J) | Quantità di moto palla A dopo — previsione ideale (kg·m/s) | Quantità di moto totale dopo l'urto (A + B) (kg·m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 6.00 | ||||
| 1.50 | 8.00 | ||||
| 2.00 | 5.00 |
Traccia la velocità di avvicinamento v (asse x) contro l'energia cinetica della palla A prima dell'urto (asse y).
4 · Analizza
- Mostra i passaggi con cui calcoli la quantità di moto della sfera A prima dell'urto (p = mv) per una prova e confrontala con la lettura del rilevatore di quantità di moto della simulazione.
- Confronta la quantità di moto della palla A prima e dopo l'urto. Cosa ti dice il cambio di segno sulla direzione? La quantità di moto totale di A + B si conserva?
5 · Estendi
- La simulazione usa una restituzione di 0.98, non un perfetto 1.0. Come ti aspetti che la quantità di moto di rimbalzo differisca dalla previsione idealizzata, e perché?
- Se la palla B pesasse il doppio della A, la A rimbalzerebbe comunque dritta indietro? Ragiona con le formule generali dell'urto elastico.
La fisica dietro questo esperimento
Quantità di moto
La quantità di moto di ogni palla prima dell'impatto, da massa e velocità di avvicinamento impostate per la prova. La quantità di moto totale (A + B) si conserva attraverso l'urto.
Energia cinetica
L'energia di moto della palla A prima dell'impatto. In un urto perfettamente elastico si conserva interamente; la restituzione 0.98 della simulazione dal vivo ne mantiene solo e²: le tue risposte dell'Estendi devono tenerne conto.