Ciocniri elastice și conservarea impulsului
1 · Prezice
Două bile identice se deplasează una spre cealaltă cu aceeași viteză și se ciocnesc elastic. După ciocnire, cum se compară vitezele lor cu cele de dinainte?
- Fiecare bilă sare drept înapoi cu aceeași viteză cu care a venit
- Ambele bile se opresc pe loc în punctul de ciocnire
- Ambele bile continuă neschimbate, ca și cum ar fi trecut una prin cealaltă
2 · Montaj
- Deschide simularea ciocnirii elastice și apasă Resetează.
- Confirmă faptul că ambele bile au mase egale și setează viteza de apropiere pentru fiecare încercare de mai jos (Bila A merge la dreapta, Bila B la stânga cu aceeași viteză).
- Apasă Pornește, urmărește sondele de impuls pe ambele bile și înregistrează indicația impulsului Bilei A imediat după separare.
3 · Colectează date
| Masa m (fiecare bilă) (kg) | Viteza de apropiere v (m/s) | Impulsul Bilei A p = mv (kg·m/s) | EC Bila A = ½mv² (J) | Impulsul Bilei A după — predicție ideală (kg·m/s) | Impulsul total după ciocnire (A + B) (kg·m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 6.00 | ||||
| 1.50 | 8.00 | ||||
| 2.00 | 5.00 |
Plotează viteza de apropiere v (axa x) în funcție de energia cinetică a Bilei A înainte de ciocnire (axa y).
4 · Analizează
- Arată calculul tău pentru impulsul Bilei A înainte de ciocnire (p = mv) pentru o încercare și compară-l cu indicația sondei de impuls din simulare.
- Compară impulsul Bilei A înainte și după ciocnire. Ce îți spune schimbarea semnului despre direcția ei? Se conservă impulsul total al Bilei A + Bila B?
5 · Extinde
- Simularea folosește o restituție de 0.98, nu un 1.0 perfect. Cum te aștepți să difere impulsul de revenire față de predicția ta idealizată și de ce?
- Dacă Bila B ar fi de două ori mai grea decât Bila A, Bila A ar mai sări drept înapoi? Folosește formulele generale ale ciocnirilor elastice pentru a raționa.
Fizica din spatele acestui experiment
Impuls
Impulsul fiecărei bile înainte de impact, din masa și viteza de apropiere setate pentru fiecare încercare. Impulsul total (Bila A + Bila B) se conservă în timpul ciocnirii.
Energie cinetică
Energia de mișcare a Bilei A înainte de impact. Într-o ciocnire perfect elastică aceasta se conservă integral; restituția de 0.98 a simulării live păstrează doar e² din ea — ceea ce răspunsurile tale de la Extinde ar trebui să țină cont.
Mecanică
- Mișcarea proiectilului și energia cinetică
- Bilă pe rampă: energie pe un plan înclinat fără frecare
- Bloc pe rampă cu frecare: aflarea pragului de frecare statică
- Viteza terminală: cădere prin rezistența aerului
- Laboratorul de forțe: a doua lege a lui Newton
- Forțe opuse: a doua lege a lui Newton și impulsul
- Bila care sare: pierdere de energie la impact
- Ciocnire inelastică și conservarea impulsului
- Leagănul lui Newton: transfer de impuls și energie
- Pendul simplu
- Masă pe arc: mișcare armonică simplă
- Mișcare circulară uniformă și forța centripetă