กลศาสตร์

การชนแบบไม่ยืดหยุ่น

ดูพลังงานจลน์ตกขณะลูกบอลแทบไม่เด้ง

การชนแบบไม่ยืดหยุ่น — การจำลองกลศาสตร์แบบโต้ตอบ ดูพลังงานจลน์ตกขณะลูกบอลแทบไม่เด้ง ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ

การชนแบบไม่ยืดหยุ่น

ในการชนแบบไม่ยืดหยุ่น พลังงานจลน์ไม่อนุรักษ์ วัตถุอาจติดกันหรือเคลื่อนออกช้ากว่ากรณียืดหยุ่น

โมเมนตัมยังคงอนุรักษ์ได้ถ้าแรงภายนอกน้อยมาก แต่พลังงานจลน์ส่วนหนึ่งกลายเป็นพลังงานภายใน (การเสียรูป ความร้อน) เรสติทิวชันต่ำทำให้การชนดู “เหนียว” ชัดเจน

• Σp_ก่อน = Σp_หลัง
• KE_หลัง < KE_ก่อน

สรุปการสืบสวน

วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ

บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้

คำถามขับเคลื่อน

ลูกบอลที่กำลังเคลื่อนที่ชนเข้ากับลูกที่หนักกว่าและอยู่นิ่งแล้วทั้งคู่เคลื่อนที่ไปด้วยกัน แม้พลังงานจลน์สูญเสียไป โมเมนตัมยังอนุรักษ์ไว้หรือไม่

คำทำนายที่ต้องชั่งใจ

• ทั้งโมเมนตัมและพลังงานจลน์ถูกอนุรักษ์
• โมเมนตัมถูกอนุรักษ์ แต่พลังงานจลน์ไม่
• ทั้งโมเมนตัมและพลังงานจลน์ไม่ถูกอนุรักษ์

บทบาทของตัวแปร

สิ่งที่คุณตั้ง:

• มวลลูก A m₁ (kg)
• มวลลูก B m₂ (kg)
• อัตราเร็วเริ่มต้นของลูก A v₁ (m/s)

สิ่งที่คุณวัด:

• โมเมนตัมต้น p = m₁v₁ (kg·m/s)
• อัตราเร็วรวมหลังชน (m/s)

การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร

1. เปิดการจำลองการชนแบบไม่ยืดหยุ่นแล้วกดรีเซ็ต
2. เปิดโพรบวัดพลังงานจลน์บนลูก A และลูก B
3. ตั้งอัตราเร็วเริ่มต้นของลูก A ในแต่ละรอบข้างล่าง กดเล่น แล้วบันทึกอัตราเร็วร่วมที่ลูกทั้งสองเคลื่อนที่ทันทีหลังชน

สมการควบคุม

โมเมนตัม — p = m·v

ปริมาณที่อนุรักษ์ไว้ในทุกการชน รวมทั้งการชนนี้ ลูก B เริ่มจากหยุดนิ่ง โมเมนตัมรวมของระบบก่อนชนจึงเป็นเพียงโมเมนตัมของลูก A คือ m₁v₁

พลังงานจลน์ — KE = ½·m·v²

ต่างจากโมเมนตัม พลังงานจลน์ไม่ถูกอนุรักษ์ในการชนแบบไม่ยืดหยุ่น — การเทียบพลังงานจลน์รวมก่อนและหลังชนแสดงว่าพลังงานสูญไปให้การเสียรูปและความร้อนมากเพียงใด

สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด

• จงแสดงวิธีคำนวณโมเมนตัมต้น p = m₁v₁ จากการทดลองหนึ่งรอบ แล้วเปรียบเทียบกับค่าที่การจำลองแสดงในรอบเดียวกัน
• ใช้มวลรวม (m₁ + m₂) และการอนุรักษ์โมเมนตัม ทำนายอัตราเร็วสุดท้ายแล้วเทียบกับค่าที่บันทึกไว้ ใกล้เคียงกันเพียงใด

สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ

• คำนวณพลังงานจลน์ก่อนชนทันทีและหลังชนทันที (ใช้อัตราเร็วสุดท้ายรวมและมวลรวม) พลังงานจลน์ที่หายไปไปอยู่ที่ใด
• การชนนี้ไม่เป็นแบบไม่ยืดหยุ่นสมบูรณ์ (สัมประสิทธิ์การกระดอน ≈ 0.05 ไม่ใช่ศูนย์พอดี) คุณคาดว่าอัตราเร็วสุดท้ายจริงจะสูงกว่าหรือต่ำกว่าค่าทำนายอุดมคติเล็กน้อย อธิบายเหตุผล

• 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

1. ยินดีต้อนรับสู่การชนแบบไม่ยืดหยุ่น
2. กดเล่น
3. เลือกลูกบอล
4. พลังงานสูญไป
5. เปิดข้อมูล
6. ทำได้แล้ว!

เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ

เปิดห้องแล็บโต้ตอบ →

ดาวน์โหลดใบงาน →

การอนุรักษ์โมเมนตัม