Механіка

Непружне зіткнення

Спостерігайте, як кінетична енергія падає, коли кулі ледь відскакують.

Непружне зіткнення — інтерактивне моделювання: Механіка. Спостерігайте, як кінетична енергія падає, коли кулі ледь відскакують. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Непружні зіткнення

У непружному зіткненні кінетична енергія не зберігається. Тіла можуть злипатися або рухатися далі повільніше, ніж у пружному випадку.

Імпульс усе ще зберігається, якщо зовнішні сили нехтовні, але частина кінетичної енергії стає внутрішньою енергією (деформація, тепло). Низький коефіцієнт відновлення робить зіткнення на вид «липким».

• Σp_before = Σp_after
• KE_after < KE_before

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Куля, що рухається, врізається в важчу нерухому кулю, і вони рухаються далі разом. Чи зберігається імпульс, хоча кінетична енергія втрачається?

Прогнози для зважування

• Зберігаються і імпульс, і кінетична енергія
• Імпульс зберігається, а кінетична енергія — ні
• Не зберігається ані імпульс, ані кінетична енергія

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Маса кулі A m₁ (kg)
• Маса кулі B m₂ (kg)
• Початкова швидкість кулі A v₁ (m/s)

Що ви вимірюєте:

• Початковий імпульс p = m₁v₁ (kg·m/s)
• Спільна швидкість після зіткнення (m/s)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте моделювання непружного зіткнення та натисніть «Скинути».
2. Увімкніть датчики KE на кулях A і B.
3. Задайте початкову швидкість кулі A для кожного заміру нижче, натисніть «Запустити» та запишіть спільну швидкість обох куль одразу після зіткнення.

Керівне рівняння

Імпульс — p = m·v

Величина, що зберігається в кожному зіткненні, включно з цим. Куля B стартує зі спокою, тож сумарний імпульс системи до удару — це просто імпульс кулі A, m₁v₁.

Кінетична енергія — KE = ½·m·v²

На відміну від імпульсу, кінетична енергія в непружному зіткненні не зберігається — порівняння сумарної KE до і після зіткнення показує, скільки енергії втрачено на деформацію та тепло.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Покажіть обчислення початкового імпульсу p = m₁v₁ для одного заміру та порівняйте з показом моделювання для того самого заміру.
• Використовуючи сумарну масу (m₁ + m₂) та збереження імпульсу, передбачте кінцеву швидкість і порівняйте із записаним значенням. Наскільки близький збіг?

Де це трапляється за межами лабораторії

• Обчисліть кінетичну енергію безпосередньо до зіткнення та одразу після (використовуючи спільну кінцеву швидкість і сумарну масу). Куди зникла відсутня кінетична енергія?
• Це зіткнення не досконало непружне (коефіцієнт відновлення ≈ 0.05, не рівно 0). Ви очікуєте, що справжня кінцева швидкість буде трохи вищою чи нижчою за ідеальний прогноз? Поясніть.

• 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. Вітаємо в непружному зіткненні
2. Натисніть «Запустити»
3. Виберіть кулю
4. Енергію втрачено
5. Відкрийте дані
6. У вас вийшло!

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Закон збереження імпульсу