กลศาสตร์
การชนแบบยืดหยุ่น
ดูโมเมนตัมรวมคงเดิมขณะลูกบอลเด้งแยกกัน
การชนแบบยืดหยุ่น — การจำลองกลศาสตร์แบบโต้ตอบ ดูโมเมนตัมรวมคงเดิมขณะลูกบอลเด้งแยกกัน ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
การอนุรักษ์โมเมนตัม
ในการชนที่ไม่มีแรงภายนอก โมเมนตัมรวมอนุรักษ์ไว้ได้ การชนแบบยืดหยุ่นพลังงานจลน์ก็อนุรักษ์ด้วย
เมื่อลูกบอลสองลูกชนกันบนพื้นไร้แรงเสียดทาน โมเมนตัมของแต่ละลูกเปลี่ยน แต่โมเมนตัมรวมของระบบคงเดิม การชนแบบเกือบยืดหยุ่นทำให้ทั้งคู่เด้งแยกกันโดยพลังงานจลน์แทบไม่เปลี่ยน — ลูกเร็วเข้า ลูกเร็วออก
- p = mv → Σp_before = Σp_after
- KE = ½mv² (คงตัวในการชนแบบยืดหยุ่น)
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
ลูกบอลเหมือนกันสองลูกกลิ้งเข้าหากันด้วยอัตราเร็วเท่ากันแล้วชนกันแบบยืดหยุ่น หลังชน ความเร็วของทั้งคู่เทียบกับก่อนชนเป็นอย่างไร
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- แต่ละลูกสะท้อนกลับตรง ๆ ด้วยอัตราเร็วเท่าที่วิ่งเข้ามา
- ทั้งสองลูกหยุดตายที่จุดชน
- ทั้งสองลูกเคลื่อนที่ต่อเหมือนเดิม ราวกับลอดผ่านกันไป
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- มวล m (แต่ละลูก) (kg)
- อัตราเร็วเข้าใกล้ v (m/s)
สิ่งที่คุณวัด:
- โมเมนตัมลูกบอล A p = mv (kg·m/s)
- Ball A KE = ½mv² (J)
- โมเมนตัมลูก A หลังชน — ค่าทำนายอุดมคติ (kg·m/s)
- โมเมนตัมรวมหลังชน (A + B) (kg·m/s)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดการจำลองการชนแบบยืดหยุ่นแล้วกดรีเซ็ต
- ตรวจว่าลูกทั้งสองมีมวลเท่ากัน แล้วตั้งอัตราเร็วเข้าหากันของแต่ละรอบข้างล่าง (ลูก A เคลื่อนที่ไปขวา ลูก B ไปซ้ายด้วยอัตราเร็วเท่ากัน)
- กดเล่น ดูโพรบโมเมนตัมบนทั้งสองลูก แล้วบันทึกค่าโมเมนตัมของลูก A ทันทีที่ลูกทั้งสองแยกจากกัน
สมการควบคุม
โมเมนตัม — p = m·v
โมเมนตัมของแต่ละลูกก่อนชน จากมวลและอัตราเร็วเข้าหากันที่คุณตั้งไว้ในแต่ละรอบ โมเมนตัมรวม (ลูก A + ลูก B) อนุรักษ์ไว้ตลอดการชน
พลังงานจลน์ — KE = ½·m·v²
พลังงานจลน์ของลูก A ก่อนชน ในการชนยืดหยุ่นสมบูรณ์พลังงานนี้อนุรักษ์ทั้งหมด การจำลองสดที่สัมประสิทธิ์การกระดอน 0.98 เก็บไว้เพียง e² ซึ่งคำตอบขั้นต่อยอดของคุณควรนับรอง
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- จงแสดงวิธีคำนวณโมเมนตัมของลูกบอล A ก่อนชน (p = mv) จากการทดลองหนึ่งรอบ แล้วเปรียบเทียบกับค่าที่โพรบวัดโมเมนตัมของการจำลองแสดง
- เทียบโมเมนตัมของลูกบอล A ก่อนและหลังการชน การเปลี่ยนเครื่องหมายบอกอะไรเกี่ยวกับทิศทางของมัน โมเมนตัมรวมของลูก A + ลูก B อนุรักษ์ไว้ได้หรือไม่
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- การจำลองใช้สัมประสิทธิ์การกระดอน 0.98 ไม่ใช่ 1.0 พอดี คุณคาดว่าโมเมนตัมสะท้อนจะต่างจากค่าทำนายอุดมคติอย่างไร และเพราะเหตุใด
- ถ้าลูก B หนักเป็นสองเท่าของลูก A ลูก A ยังสะท้อนกลับตรง ๆ อีกหรือไม่ ใช้สูตรการชนแบบยืดหยุ่นในรูปทั่วไปมาให้เหตุผล
- 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
- ยินดีต้อนรับสู่การชนแบบยืดหยุ่น
- กดเล่น
- การแลกเปลี่ยนโมเมนตัม
- เลือกลูกบอลหนึ่งลูก
- เปิดข้อมูล
- ทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ