Механика
Неупругое столкновение
Проследите, как кинетическая энергия падает, когда шары почти не отскакивают.
Неупругое столкновение — интерактивная симуляция (Механика). Проследите, как кинетическая энергия падает, когда шары почти не отскакивают. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Неупругие столкновения
При неупругом столкновении кинетическая энергия не сохраняется. Тела могут слипнуться или двигаться дальше медленнее, чем в упругом случае.
Импульс по-прежнему сохраняется, если внешние силы пренебрежимы, но часть кинетической энергии становится внутренней (деформация, теплота). Низкая реституция делает столкновение заметно «липким».
- Σp_before = Σp_after
- KE_after < KE_before
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
Движущийся шар врезается в более тяжёлый неподвижный, и они движутся вместе. Сохраняется ли импульс, даже несмотря на потерю кинетической энергии?
Прогнозы для взвешивания
- Сохраняются и импульс, и кинетическая энергия
- Импульс сохраняется, а кинетическая энергия — нет
- Не сохраняется ни импульс, ни кинетическая энергия
Роли переменных
Что вы задали:
- Масса шара A m₁ (kg)
- Масса шара B m₂ (kg)
- Начальная скорость шара A v₁ (m/s)
Что вы измеряете:
- Начальный импульс p = m₁v₁ (kg·m/s)
- Общая скорость после столкновения (m/s)
Как идёт исследование
- Откройте симуляцию неупругого столкновения и нажмите «Сброс».
- Включите датчики КЭ на шарах A и B.
- Задайте начальную скорость шара A для каждой пробы ниже, нажмите Play и запишите общую скорость, с которой оба шара движутся сразу после столкновения.
Определяющее уравнение
Импульс — p = m·v
Величина, сохраняющаяся в любом столкновении, включая это. Шар B стартует из покоя, поэтому суммарный импульс системы до удара — просто импульс шара A, m₁v₁.
Кинетическая энергия — KE = ½·m·v²
В отличие от импульса, кинетическая энергия при неупругом столкновении не сохраняется — сравнение суммарной КЭ до и после показывает, сколько энергии ушло в деформацию и теплоту.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Покажите ход вычисления начального импульса p = m₁v₁ для одной пробы и сравните с показанием симуляции в той же пробе.
- Используя суммарную массу (m₁ + m₂) и сохранение импульса, предскажите конечную скорость и сравните с записанной. Насколько близко совпадение?
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Вычислите кинетическую энергию непосредственно до и после столкновения (по общей конечной скорости и суммарной массе). Куда делась недостающая кинетическая энергия?
- Это столкновение не идеально неупругое (реституция ≈ 0.05, не ровно 0). Реальная конечная скорость будет чуть выше или ниже идеального предсказания? Объясните.
- AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
- AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
- IB Physics — A.3 Work, energy and power
- General High School Physics — Work, energy & power
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
- Middle School Physical Science — Kinetic energy
- Добро пожаловать в неупругие столкновения
- Нажмите Play
- Выберите шар
- Энергия потеряна
- Откройте данные
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →