Mekanikk
Elastisk kollisjon
Se den totale bevegelsesmengden forbli den samme mens kulene spretter fra hverandre.
Elastisk kollisjon — interaktiv Mekanikk-simulering. Se den totale bevegelsesmengden forbli den samme mens kulene spretter fra hverandre. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Bevarelse av bevegelsesmengde
I en kollisjon uten ytre krefter bevares den totale bevegelsesmengden. I en elastisk kollisjon bevares også den kinetiske energien.
Når to kuler kolliderer på en friksjonsfri flate, endres de individuelle bevegelsesmengdene, men systemets totale bevegelsesmengde forblir den samme. I en nesten elastisk kollisjon spretter de fra hverandre med nesten uendret kinetisk energi — raske kuler inn, raske kuler ut.
- p = mv → Σp_before = Σp_after
- KE = ½mv² (bevares i elastiske kollisjoner)
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
To identiske kuler ruller mot hverandre med samme fart og kolliderer elastisk. Etter kollisjonen, hvordan sammenlignes hastighetene deres med før?
Prediksjoner å veie
- Hver kule spretter rett tilbake med samme fart som den kom med
- Begge kulene stopper brått ved kollisjonspunktet
- Begge kulene fortsetter uendret, som om de passerte gjennom hverandre
Variabelroller
Hva du setter:
- Masse m (hver kule) (kg)
- Tilnærmingsfart v (m/s)
Hva du måler:
- Kule A bevegelsesmengde p = mv (kg·m/s)
- Kule A KE = ½mv² (J)
- Kule A bevegelsesmengde etter — ideal prediksjon (kg·m/s)
- Total bevegelsesmengde etter kollisjon (A + B) (kg·m/s)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne elastisk-kollisjon-simuleringen og trykk Nullstill.
- Bekreft at begge kulene har lik masse, og sett tilnærmingsfarten for hvert forsøk under (kule A beveger seg til høyre, kule B til venstre med samme fart).
- Trykk Spill av, se på bevegelsesmengde-sondene på begge kulene, og registrer kule As bevegelsesmengdeavlesning rett etter at kulene skiller lag.
Styrende likning
Bevegelsesmengde — p = m·v
Hver kules bevegelsesmengde før treffet, fra massen og tilnærmingsfarten du satte for hvert forsøk. Total bevegelsesmengde (kule A + kule B) bevares gjennom kollisjonen.
Kinetisk energi — KE = ½·m·v²
Kule As bevegelsesenergi før treffet. I en perfekt elastisk kollisjon bevares denne fullt ut; den kjørende simuleringens 0,98 restitusjon beholder bare e² av den, noe som Elaborate-svarene dine bør ta høyde for.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- Vis arbeidet ditt med å beregne kule As bevegelsesmengde før kollisjonen (p = mv) for ett forsøk, og sammenlign den med simuleringens bevegelsesmengde-sondeavlesning.
- Sammenlign kule As bevegelsesmengde før og etter kollisjonen. Hva forteller tegnskiftet deg om retningen dens? Er den totale bevegelsesmengden til kule A + kule B bevart?
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Simuleringen bruker en restitusjon på 0,98, ikke en perfekt 1,0. Hvordan ville du forvente at sprettbevegelsesmengden skiller seg fra din idealiserte prediksjon, og hvorfor?
- Hvis kule B var dobbelt så tung som kule A, ville kule A fortsatt sprette rett tilbake? Bruk de generelle formlene for elastisk kollisjon til å resonnere om det.
- AP Physics 1 — Unit 4: Linear Momentum
- AP Physics C: Mechanics — Unit 4: Linear Momentum
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Momentum & collisions
- NGSS High School Physics — Conservation of momentum
- Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
- Middle School Physical Science — Kinetic energy
- Velkommen til elastiske kollisjoner
- Trykk Spill av
- Utveksling av bevegelsesmengde
- Velg en kule
- Åpne dataene
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.