Uelastisk kollisjon og bevarelse av bevegelsesmengde
1 · Prediker
En bevegelig kule krasjer inn i en tyngre stillestående kule, og de beveger seg av gårde sammen. Er bevegelsesmengden bevart selv om kinetisk energi går tapt?
- Både bevegelsesmengde og kinetisk energi bevares
- Bevegelsesmengden bevares, men ikke den kinetiske energien
- Verken bevegelsesmengde eller kinetisk energi bevares
2 · Oppsett
- Åpne uelastisk-kollisjon-simuleringen og trykk Nullstill.
- Aktiver KE-sondene på kule A og kule B.
- Sett kule As starthastighet for hvert forsøk under, trykk Spill av, og registrer den felles farten begge kulene beveger seg med rett etter at de kolliderer.
3 · Samle inn data
| Masse til kule A m₁ (kg) | Masse til kule B m₂ (kg) | Starthastighet til kule A v₁ (m/s) | Startbevegelsesmengde p = m₁v₁ (kg·m/s) | Kombinert fart etter kollisjon (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 6.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 14.00 |
Plott den kombinerte sluttfarten (y-akse) mot startbevegelsesmengden p (x-akse).
4 · Analyser
- Vis arbeidet ditt med å beregne startbevegelsesmengden p = m₁v₁ for ett forsøk, og sammenlign den med simuleringens avlesning ved samme forsøk.
- Med totalmassen (m₁ + m₂) og bevarelse av bevegelsesmengde, forutsi sluttfarten og sammenlign den med din registrerte verdi. Hvor nær er treffet?
5 · Utvid
- Beregn den kinetiske energien rett før kollisjonen og rett etter (med den kombinerte sluttfarten og totalmassen). Hvor gikk den manglende kinetiske energien?
- Denne kollisjonen er ikke perfekt uelastisk (restitusjon ≈ 0,05, ikke nøyaktig 0). Ville du forvente at den ekte sluttfarten var litt høyere eller lavere enn den ideelle prediksjonen? Forklar.
Fysikken bak dette eksperimentet
Bevegelsesmengde
Størrelsen som bevares i hver kollisjon, også denne. Kule B starter i hvile, så systemets totale bevegelsesmengde før treffet er bare kule As bevegelsesmengde m₁v₁.
Kinetisk energi
I motsetning til bevegelsesmengde bevares ikke den kinetiske energien i en uelastisk kollisjon — å sammenligne total KE før og etter kollisjonen viser hvor mye energi som gikk tapt til deformasjon og varme.
Mekanikk
- Prosjektilbevegelse og kinetisk energi
- Kule på rampe: energi på et friksjonsfritt skråplan
- Blokk på friksjonsrampe: å finne terskelen for statisk friksjon
- Sluttfart: å falle gjennom luftmotstand
- Kraftlab: Newtons andre lov
- Motvirkende krefter: Newtons andre lov og bevegelsesmengde
- Sprettende ball: energitap ved treff
- Elastiske kollisjoner og bevarelse av bevegelsesmengde
- Newtons vugge: overføring av bevegelsesmengde og energi
- Enkel pendel
- Masse på fjær: enkel harmonisk svingning
- Ensformig sirkelbevegelse og sentripetalkraft