Zderzenie niesprężyste i zasada zachowania pędu
1 · Prognoza
Ruchoma kula wjeżdża w cięższą nieruchomą kulę i odjeżdżają razem. Czy pęd jest zachowany, mimo że energia kinetyczna ulatuje?
- Zachowany jest i pęd, i energia kinetyczna
- Pęd jest zachowany, ale energia kinetyczna nie
- Ani pęd, ani energia kinetyczna nie są zachowane
2 · Przygotowanie
- Otwórz symulację zderzenia niesprężystego i naciśnij Reset.
- Włącz sondy EK na kuli A i kuli B.
- Ustaw prędkość początkową kuli A dla każdej próby poniżej, naciśnij Play i zapisz wspólną prędkość, z jaką obie kule jadą tuż po zderzeniu.
3 · Zbieranie danych
| Masa kuli A m₁ (kg) | Masa kuli B m₂ (kg) | Prędkość początkowa kuli A v₁ (m/s) | Pęd początkowy p = m₁v₁ (kg·m/s) | Prędkość łączna po zderzeniu (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 6.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 14.00 |
Narysuj łączną prędkość końcową (oś y) względem pędu początkowego p (oś x).
4 · Analiza
- Pokaż obliczenie początkowego pędu p = m₁v₁ dla jednej próby i porównaj z odczytem symulacji w tej samej próbie.
- Z masy całkowitej (m₁ + m₂) i zasady zachowania pędu przewidz prędkość końcową i porównaj z zapisaną wartością. Jak blisko siebie?
5 · Rozszerzenie
- Oblicz energię kinetyczną tuż przed zderzeniem i tuż po (z łącznej prędkości końcowej i masy całkowitej). Dokąd poszła brakująca energia kinetyczna?
- To zderzenie nie jest doskonale niesprężyste (restytucja ≈ 0.05, nie dokładnie 0). Czy oczekujesz, że rzeczywista prędkość końcowa będzie nieco wyższa czy niższa od idealnej prognozy? Wyjaśnij.
Fizyka tego eksperymentu
Pęd
Wielkość zachowana w każdym zderzeniu, także w tym. Kula B startuje ze spoczynku, więc pęd całkowity układu przed uderzeniem to po prostu pęd kuli A, m₁v₁.
Energia kinetyczna
W przeciwieństwie do pędu energia kinetyczna nie jest zachowana w zderzeniu niesprężystym — porównanie EK całkowitej przed i po zderzeniu pokazuje, ile energii ulatło na odkształcenie i ciepło.