I et isoleret system er to biler hver med en masse på 2500 kg C ollide bil 1 oprindeligt i hvile, mens 2 bevægede 20, hvad deres hastighed efter kollisionen?

forståelse af koncepterne

* bevarelse af momentum: I et isoleret system (ingen eksterne kræfter) er det samlede momentum før en kollision svarende til det samlede momentum efter kollisionen.

* momentum: Momentum (P) beregnes som masse (M) gange hastighed (V):P =M * V

Opsætning af problemet

* Bil 1:

* Masse (M1) =2500 kg

* Indledende hastighed (V1I) =0 m/s (i hvile)

* Bil 2:

* Masse (m2) =2500 kg

* Indledende hastighed (V2I) =20 m/s

Beregninger

1. Første momentum: Det samlede momentum før kollisionen er momentumet for bil 2, da bil 1 er i hvile:

* Første momentum (pi) =m2 * v2i =2500 kg * 20 m/s =50000 kg * m/s

2. Final momentum: Lad os sige, at den endelige hastighed af bil 1 er V1F, og den endelige hastighed af bil 2 er V2F. Det samlede momentum efter kollisionen er:

* Endelig momentum (PF) =M1 * V1F + M2 * V2F

3. bevarelse af momentum: Vi kan indstille den indledende og sidste momentum lig med hinanden:

* pi =pf

* 50000 kg * m/s =2500 kg * V1F + 2500 kg * V2F

4. Løsning til endelige hastigheder: Vi har en ligning og to ukendte (V1F og V2F). For at løse dette har vi brug for yderligere oplysninger om kollisionen. Her er de to mest almindelige scenarier:

* perfekt uelastisk kollision: Bilerne klæber sammen efter kollisionen. I dette tilfælde har de den samme endelige hastighed (V1F =V2F =VF). Vi kan forenkle ligningen:

* 50000 kg * m/s =2500 kg * VF + 2500 kg * VF

* 50000 kg * m/s =5000 kg * VF

* VF =10 m/s (begge biler bevæger sig sammen ved 10 m/s efter kollisionen)

* Elastisk kollision: Kollisionen er perfekt elastisk, hvilket betyder, at kinetisk energi også konserveres. Dette kræver en mere kompleks beregning, og vi har brug for mere information om typen af ​​kollision.

Konklusion

For at bestemme de endelige hastigheder på bilerne, er vi nødt til at vide, om kollisionen er perfekt uelastisk eller elastisk. Uden disse oplysninger kan vi ikke løse for de endelige hastigheder.