Onelastische botsing & impulsbehoud
1 · Voorspel
Een bewegende bal botst op een zwaardere stilstaande bal en ze bewegen daarna samen verder. Is de impuls behouden, ook al gaat kinetische energie verloren?
- Zowel impuls als kinetische energie is behouden
- De impuls is behouden, maar de kinetische energie niet
- Noch de impuls, noch de kinetische energie is behouden
2 · Opstelling
- Open de simulatie Onelastische botsing en druk op Herstel.
- Zet de KE-sondes op bal A en bal B aan.
- Stel voor elke meting hieronder de beginsnelheid van bal A in, druk op Start en noteer de gezamenlijke snelheid waarmee beide ballen direct na de botsing bewegen.
3 · Verzamel gegevens
| Massa van bal A m₁ (kg) | Massa van bal B m₂ (kg) | Beginsnelheid van bal A v₁ (m/s) | Beginimpuls p = m₁v₁ (kg·m/s) | Gezamenlijke snelheid na botsing (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 6.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 14.00 |
Zet de gezamenlijke eindsnelheid (y-as) uit tegen de beginimpuls p (x-as).
4 · Analyseer
- Laat zien hoe je voor één meting de beginimpuls p = m₁v₁ berekent en vergelijk met de aflezing van de simulatie bij dezelfde meting.
- Voorspel met de totale massa (m₁ + m₂) en impulsbehoud de eindsnelheid en vergelijk met je genoteerde waarde. Hoe goed klopt dat?
5 · Verdiep
- Bereken de kinetische energie vlak vóór de botsing en vlak erna (met de gezamenlijke eindsnelheid en de totale massa). Waar is de ontbrekende kinetische energie gebleven?
- Deze botsing is niet volledig onelastisch (restitutie ≈ 0.05, niet exact 0). Verwacht je dat de echte eindsnelheid iets hoger of lager is dan de ideale voorspelling? Leg uit.
De natuurkunde achter dit experiment
Impuls
De grootheid die bij elke botsing behouden blijft, ook bij deze. Bal B start in rust, dus de totale impuls van het systeem vóór de botsing is gewoon de impuls van bal A, m₁v₁.
Kinetische energie
Anders dan impuls is kinetische energie bij een onelastische botsing niet behouden — de totale KE vóór en na de botsing vergelijken laat zien hoeveel energie verloren ging aan vervorming en warmte.
Mechanica
- Projectielbeweging en kinetische energie
- Bal op een helling: energie op een wrijvingsloos schuin vlak
- Blok op een wrijvingshelling: de drempel van statische wrijving opzoeken
- Eindsnelheid: vallen door luchtweerstand
- Krachtenlab: de tweede wet van Newton
- Tegenwerkende krachten: de tweede wet van Newton & impuls
- Stuiterende bal: energieverlies bij de bots
- Elastische botsingen & impulsbehoud
- Newtons wieg: overdracht van impuls en energie
- Eenvoudige slinger
- Massa aan een veer: harmonische trilling
- Gelijkmatige cirkelbeweging & middelpuntzoekende kracht