I et isoleret system er to biler hver med en masse på 1500 kg Collide Car 2 oprindeligt i hvile 1 bevægede 20 ms, hvad deres endelige hastighed?

forståelse af koncepterne

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

* momentum: Momentum (p) er produktet af en objekts masse (m) og hastighed (v):p =mv

Opsætning af problemet

* bil 1 (initial):

* Masse (M1) =1500 kg

* Indledende hastighed (V1I) =20 m/s

* Første momentum (P1I) =M1 * V1I =1500 kg * 20 m/s =30000 kg * m/s

* bil 2 (initial):

* Masse (M2) =1500 kg

* Indledende hastighed (V2I) =0 m/s (i hvile)

* Første momentum (p2i) =m2 * v2i =1500 kg * 0 m/s =0 kg * m/s

* Endelige betingelser:

* Vi er nødt til at finde den endelige hastighed for begge biler efter kollisionen (V1F og V2F).

Anvendelse af bevarelse af momentum

* Total indledende momentum: P1i + P2i =30000 kg*m/s + 0 kg*m/s =30000 kg*m/s

* Total sidste momentum: P1F + P2F =(M1 * V1F) + (M2 * V2F)

Da momentum er konserveret:

30000 kg * m/s =(1500 kg * v1f) + (1500 kg * v2f)

forenkling af ligningen

* Del begge sider med 1500 kg:20 m/s =V1F + V2F

Vi har brug for endnu et stykke information til at løse for de endelige hastigheder:

* type kollision: For at finde de endelige hastigheder er vi nødt til at vide, om kollisionen er perfekt elastisk (Kinetisk energi er konserveret) eller perfekt uelastisk (Bilerne klæber sammen).

scenarier:

* perfekt uelastisk kollision: Bilerne klæber sammen og bevæger sig som en enhed. Lad den endelige hastighed af den kombinerede masse være 'VF'.

* I dette tilfælde:20 m/s =2 * VF

* Derfor bevæger VF =10 m/s (begge biler 10 m/s efter kollisionen)

* perfekt elastisk kollision: Dette scenarie er mere kompliceret. Vi er nødt til at anvende bevarelse af kinetisk energi også for at løse for begge endelige hastigheder.

Fortæl mig, hvis du vil udforske det perfekt elastiske kollisionsscenarie. Det involverer lidt mere algebra!