Va chạm không đàn hồi và bảo toàn động lượng
1 · Dự đoán
Một quả bóng đang chuyển động va vào một quả bóng nặng hơn đang đứng yên và chúng cùng chuyển động. Động lượng có được bảo toàn khi mất đi động năng không?
- Cả động lượng và động năng đều được bảo toàn
- Động lượng được bảo toàn nhưng động năng thì không
- Cả động lượng và động năng đều không được bảo toàn
2 · Thiết lập
- Mở mô phỏng va chạm không đàn hồi và nhấn Reset.
- Kích hoạt đầu dò KE trên quả bóng A và quả bóng B.
- Đặt tốc độ ban đầu của quả bóng A cho mỗi lần thử bên dưới, nhấn Phát và ghi lại tốc độ chung mà cả hai quả bóng đều di chuyển ngay sau khi chúng va chạm.
3 · Thu thập dữ liệu
| Khối lượng của quả bóng A m₁ (kg) | Khối lượng của quả bóng B m₂ (kg) | Vận tốc ban đầu của quả bóng A v₁ (m/s) | Động lượng ban đầu p = m₁v₁ (kg·m/s) | Vận tốc tổng hợp sau va chạm (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 6.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 14.00 |
Vẽ đồ thị tốc độ cuối cùng tổng hợp (trục y) theo động lượng ban đầu p (trục x).
4 · Phân tích
- Trình bày công việc tính toán động lượng ban đầu p = m₁v₁ cho một lần thử và so sánh nó với kết quả mô phỏng ở cùng một lần thử.
- Sử dụng tổng khối lượng (m₁ + m₂) và bảo toàn động lượng, dự đoán tốc độ cuối cùng và so sánh nó với giá trị đã ghi của bạn. Trận đấu gần đến mức nào?
5 · Gia hạn
- Tính động năng ngay trước và ngay sau va chạm (sử dụng tổng tốc độ cuối cùng và khối lượng tổng cộng). Động năng còn thiếu đã đi đâu?
- Va chạm này không hoàn toàn không đàn hồi (hoàn nguyên ≈ 0,05, không chính xác là 0). Bạn mong đợi tốc độ thực tế cuối cùng sẽ cao hơn hay thấp hơn một chút so với dự đoán lý tưởng? Giải thích.
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Động lực
Lượng được bảo toàn trong mọi va chạm, kể cả lần va chạm này. Quả bóng B bắt đầu đứng yên nên tổng động lượng của hệ trước khi va chạm chỉ bằng động lượng m₁v₁ của quả bóng A.
Động năng
Không giống như động lượng, động năng không được bảo toàn trong va chạm không đàn hồi - so sánh tổng KE trước và sau va chạm cho thấy lượng năng lượng bị mất đi do biến dạng và nhiệt.