Urto anelastico e conservazione della quantità di moto
1 · Prevedi
Una palla in movimento si schianta contro una più pesante ferma e proseguono insieme. La quantità di moto si conserva anche se l'energia cinetica si perde?
- Si conservano sia quantità di moto sia energia cinetica
- La quantità di moto si conserva, l'energia cinetica no
- Non si conserva né l'una né l'altra
2 · Configurazione
- Apri la simulazione d'urto anelastico e premi Reimposta.
- Attiva le sonde KE sulle palle A e B.
- Imposta la velocità iniziale della palla A per ogni prova qui sotto, premi Play e registra la velocità condivisa delle due palle subito dopo l'urto.
3 · Raccogli dati
| Massa palla A m₁ (kg) | Massa palla B m₂ (kg) | Velocità iniziale palla A v₁ (m/s) | Quantità di moto iniziale p = m₁v₁ (kg·m/s) | Velocità combinata dopo l'urto (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 6.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 14.00 |
Traccia la velocità finale combinata (asse y) contro la quantità di moto iniziale p (asse x).
4 · Analizza
- Mostra i passaggi con cui calcoli la quantità di moto iniziale p = m₁v₁ per una prova e confrontala con la lettura della simulazione alla stessa prova.
- Con la massa totale (m₁ + m₂) e la conservazione della quantità di moto, prevedi la velocità finale e confrontala col valore registrato. Quanto è vicino il riscontro?
5 · Estendi
- Calcola l'energia cinetica appena prima e appena dopo l'urto (con velocità finale combinata e massa totale). Dov'è finita l'energia cinetica mancante?
- Questo urto non è perfettamente anelastico (restituzione ≈ 0.05, non esattamente 0). Ti aspetti che la velocità finale reale sia leggermente più alta o più bassa della previsione ideale? Spiega.
La fisica dietro questo esperimento
Quantità di moto
La grandezza che si conserva in ogni urto, questo incluso. La palla B parte ferma, quindi la quantità di moto totale del sistema prima dell'impatto è solo quella della palla A, m₁v₁.
Energia cinetica
A differenza della quantità di moto, l'energia cinetica in un urto anelastico non si conserva: confrontare la KE totale prima e dopo mostra quanta energia è diventata deformazione e calore.