Oelastisk kollision & rörelsemängdens bevarande
1 · Förutsäg
En rörlig boll krockar in i en tyngre stillastående boll och de rör sig iväg tillsammans. Är rörelsemängden bevarad även om rörelseenergi går förlorad?
- Både rörelsemängden och rörelseenergin är bevarade
- Rörelsemängden är bevarad, men inte rörelseenergin
- Varken rörelsemängden eller rörelseenergin är bevarad
2 · Uppbyggnad
- Öppna simuleringen för oelastisk kollision och tryck på Återställ.
- Aktivera proberna för rörelseenergi (KE) på boll A och boll B.
- Ställ in boll A:s begynnehastighet för varje försök nedan, tryck på Spela och notera den gemensamma fart som båda bollarna rör sig med direkt efter kollisionen.
3 · Samla data
| Boll A:s massa m₁ (kg) | Boll B:s massa m₂ (kg) | Boll A:s begynnehastighet v₁ (m/s) | Begynnelserörelsemängd p = m₁v₁ (kg·m/s) | Gemensam fart efter kollisionen (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 6.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 14.00 |
Rita den gemensamma slutfarten (y-axeln) mot begynnelserörelsemängden p (x-axeln).
4 · Analysera
- Visa din uträkning av begynnelserörelsemängden p = m₁v₁ för ett försök och jämför med simuleringens avläsning för samma försök.
- Använd den totala massan (m₁ + m₂) och rörelsemängdens bevarande för att förutsäga slutfarten och jämför med ditt noterade värde. Hur bra stämmer det?
5 · Utvidga
- Beräkna rörelseenergin precis före kollisionen och precis efter (med den gemensamma slutfarten och den totala massan). Vart tog den saknade rörelseenergin vägen?
- Denna kollision är inte fullständigt oelastisk (restitution ≈ 0.05, inte exakt 0). Skulle du förvänta dig att den verkliga slutfarten blir något högre eller lägre än den ideala förutsägelsen? Förklara.
Fysiken bakom det här experimentet
Rörelsemängd
Storheten som bevaras i varje kollision, även i denna. Boll B startar i vila, så systemets totala rörelsemängd före stöten är bara boll A:s rörelsemängd m₁v₁.
Kinetisk energi
Till skillnad från rörelsemängden bevaras inte rörelseenergin i en oelastisk kollision — att jämföra den totala rörelseenergin före och efter kollisionen visar hur mycket energi som gick förlorad till deformation och värme.
Mekanik
- Projektilbana & rörelseenergi
- Boll på ramp: Energi på ett friktionsfritt lutande plan
- Block på friktionsramp: Hitta tröskeln för statisk friktion
- Sluthastighet: Fall genom motstånd
- Kraftlabb: Newtons andra lag
- Motsatta krafter: Newtons andra lag & rörelsemängd
- Studsande boll: Energiförlust vid stöten
- Elastiska kollisioner & rörelsemängdens bevarande
- Newtons vagga: Rörelsemängd och energiöverföring
- Enkel pendel
- Massa på fjäder: Harmonisk svängning
- Likformig cirkulär rörelse & centripetalkraft