Механика
Упругое столкновение
Проследите, как суммарный импульс сохраняется, когда шары разлетаются.
Упругое столкновение — интерактивная симуляция (Механика). Проследите, как суммарный импульс сохраняется, когда шары разлетаются. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Сохранение импульса
При столкновении без внешних сил суммарный импульс сохраняется. При упругом столкновении сохраняется и кинетическая энергия.
Когда два шара сталкиваются на поверхности без трения, их отдельные импульсы меняются, но суммарный импульс системы остаётся тем же. При почти упругом столкновении они разлетаются с почти неизменённой кинетической энергией — быстрые шары на входе, быстрые на выходе.
- p = mv → Σp_before = Σp_after
- KE = ½mv² (сохраняется в упругих столкновениях)
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Два одинаковых шара катятся навстречу с одинаковой скоростью и упруго сталкиваются. После столкновения как их скорости соотносятся с прежними?
Прогнозы для взвешивания
- Каждый шар отскакивает ровно назад с той же скоростью, с какой прилетел
- Оба шара мёртво останавливаются в точке столкновения
- Оба шара продолжают как ни в чём не бывало, будто прошли друг сквозь друга
Роли переменных
Что вы задали:
- Масса m (каждый шар) (kg)
- Скорость сближения v (m/s)
Что вы измеряете:
- Шар A, импульс p = mv (kg·m/s)
- Шар A, KE = ½mv² (J)
- Импульс шара A после — идеальное предсказание (kg·m/s)
- Суммарный импульс после столкновения (A + B) (kg·m/s)
Как идёт исследование
- Откройте симуляцию упругого столкновения и нажмите «Сброс».
- Убедитесь, что массы шаров равны, и задайте скорость сближения для каждой пробы ниже (шар A идёт вправо, шар B — влево с той же скоростью).
- Нажмите Play, следите за датчиками импульса обоих шаров и запишите показание импульса шара A сразу после разлёта.
Определяющее уравнение
Импульс — p = m·v
Импульс каждого шара до удара — из массы и скорости сближения, заданных для пробы. Суммарный импульс (A + B) сохраняется через столкновение.
Кинетическая энергия — KE = ½·m·v²
Энергия движения шара A до удара. При идеально упругом столкновении она сохраняется полностью; реституция 0.98 живой симуляции оставляет лишь e² её — что и должны учесть ваши ответы в разделе «Развитие».
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Покажите ход вычисления импульса шара A до столкновения (p = mv) для одной пробы и сравните с показанием датчика импульса в симуляции.
- Сравните импульс шара A до и после столкновения. Что говорит смена знака о его направлении? Сохраняется ли суммарный импульс A + B?
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Симуляция использует реституцию 0.98, а не идеальные 1.0. Как, по-вашему, импульс отскока будет отличаться от идеализированного предсказания и почему?
- Если бы шар B был вдвое тяжелее шара A, отскочил бы шар A ровно назад? Разберите с помощью общих формул упругого столкновения.
- AP Physics 1 — Unit 4: Linear Momentum
- AP Physics C: Mechanics — Unit 4: Linear Momentum
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Momentum & collisions
- NGSS High School Physics — Conservation of momentum
- Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
- Middle School Physical Science — Kinetic energy
- Добро пожаловать в упругие столкновения
- Нажмите Play
- Обмен импульсом
- Выберите шар
- Откройте данные
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →