Hvordan virkede den elastiske kollisionseffekt total momentum og kinetik energi i systemet?

Elastiske kollisioner

En elastisk kollision er en kollision, hvor kinetisk energi bevares. På enklere termer er den samlede kinetiske energi af objekterne inden kollisionen den samme som den samlede kinetiske energi efter kollisionen. Ingen energi går tabt til varme, lyd eller deformation. Tænk på en perfekt hoppende kugle, der kolliderer med en hård overflade - det meste af kuglens energi returneres.

momentum i elastiske kollisioner

* bevarelse af momentum: Momentum er altid konserveret i alle kollisioner, inklusive elastiske. Dette betyder det samlede momentum af systemet, før kollisionen er lig med det samlede momentum efter kollisionen.

* Momentum ligning: Momentumet for et objekt er dets masse (m) gange dens hastighed (v):p =mv.

* Total momentum: I et system med flere objekter er det samlede momentum vektorsummen af ​​den individuelle momenta.

kinetisk energi i elastiske kollisioner

* bevarelse af kinetisk energi: Dette er det definerende egenskab ved en elastisk kollision. Systemets samlede kinetiske energi forbliver konstant.

* kinetisk energiligning: Den kinetiske energi på et objekt er halvdelen af ​​dens masse gange kvadratet for dens hastighed:Ke =1/2 * mv^2.

hvordan det fungerer

1. før kollisionen: Objekterne har deres individuelle momenta og kinetiske energier.

2. Under kollisionen: Objekterne interagerer, overfører momentum og kinetisk energi mellem dem.

3. efter kollisionen: Objekterne bevæger sig med nye hastigheder. På grund af bevaringslovgivningen:

* momentum: Summen af ​​objekternes sidste momenta svarer til summen af ​​den indledende momenta.

* kinetisk energi: Summen af ​​de endelige kinetiske energier af objekterne svarer til summen af ​​de indledende kinetiske energier.

eksempel

Forestil dig en billardkugle (A), der bevæger sig ved 5 m/s, kollideres med en stationær billardbold (B). Antag, at dette er en perfekt elastisk kollision.

* før kollisionen:

* Ball A:momentum =mv =(masse af a) * 5 m/s

* Ball B:Momentum =0 (stationær)

* Samlet momentum =(masse af a) * 5 m/s

* Samlet kinetisk energi =1/2 * (masse af A) * (5 m/s)^2

* efter kollisionen:

* Ball A:momentum =mv (ny hastighed ukendt)

* Ball B:Momentum =MV (ny hastighed ukendt)

* Total momentum =(masse af A) * (ny hastighed af A) + (masse af B) * (ny hastighed af B)

* Samlet kinetisk energi =1/2 * (masse af a) * (ny hastighed af a)^2 + 1/2 * (masse af b) * (ny hastighed af b)^2

På grund af bevarelse af momentum og kinetisk energi kan de endelige hastigheder af kuglerne beregnes. I dette scenarie stopper Ball A til at stoppe, og Ball B flytter ved 5 m/s.

virkelige konsekvenser

Mens perfekt elastiske kollisioner er sjældne i den virkelige verden, gælder principperne for mange situationer. At forstå disse koncepter hjælper os med at analysere:

* Kollisioner i fysik: Fra partikelfysik til planeternes bevægelse.

* Hverdagsbegivenheder: Opførslen af ​​kugler, der hopper, biler, der kolliderer (til en vis grad), og endda hvordan molekyler interagerer.

Fortæl mig, hvis du har flere spørgsmål!