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?

2 · Oppsett

  1. Åpne uelastisk-kollisjon-simuleringen og trykk Nullstill.
  2. Aktiver KE-sondene på kule A og kule B.
  3. 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)
1.004.006.00
1.004.0010.00
1.004.0014.00

Plott den kombinerte sluttfarten (y-akse) mot startbevegelsesmengden p (x-akse).

4 · Analyser

  1. Vis arbeidet ditt med å beregne startbevegelsesmengden p = m₁v₁ for ett forsøk, og sammenlign den med simuleringens avlesning ved samme forsøk.
  2. Med totalmassen (m₁ + m₂) og bevarelse av bevegelsesmengde, forutsi sluttfarten og sammenlign den med din registrerte verdi. Hvor nær er treffet?

5 · Utvid

  1. Beregn den kinetiske energien rett før kollisjonen og rett etter (med den kombinerte sluttfarten og totalmassen). Hvor gikk den manglende kinetiske energien?
  2. 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.

← Tilbake til eksperimentet

Mekanikk

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark