Непружне зіткнення та збереження імпульсу
1 · Прогноз
Куля, що рухається, врізається в важчу нерухому кулю, і вони рухаються далі разом. Чи зберігається імпульс, хоча кінетична енергія втрачається?
- Зберігаються і імпульс, і кінетична енергія
- Імпульс зберігається, а кінетична енергія — ні
- Не зберігається ані імпульс, ані кінетична енергія
2 · Установка
- Відкрийте моделювання непружного зіткнення та натисніть «Скинути».
- Увімкніть датчики KE на кулях A і B.
- Задайте початкову швидкість кулі A для кожного заміру нижче, натисніть «Запустити» та запишіть спільну швидкість обох куль одразу після зіткнення.
3 · Збір даних
| Маса кулі A m₁ (kg) | Маса кулі B m₂ (kg) | Початкова швидкість кулі A v₁ (m/s) | Початковий імпульс p = m₁v₁ (kg·m/s) | Спільна швидкість після зіткнення (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 6.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 14.00 |
Побудуйте графік спільної кінцевої швидкості (вісь y) проти початкового імпульсу p (вісь x).
4 · Аналіз
- 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?
5 · Поглиблення
- 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.
Фізика цього експерименту
Імпульс
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
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.