Σύγκρουση Σημειακών Μαζών

Η συνάντηση δύο ή περισσότερων σημειακών μαζών σε επαφή κλασμάτων του δευτερολέπτου είναι μια σύγκρουση σημειακών μαζών. Η συνάντηση μπορεί να οφείλεται σε διέγερση ή στη φυσική κίνηση των σημειακών μαζών. Η σύγκρουση μπορεί να οριστεί ως η αλληλεπίδραση μικρής διάρκειας μεταξύ δύο ή περισσότερων από δύο σημειακών μαζών ταυτόχρονα που οδηγεί σε αλλαγή στην κίνηση των σημειακών μαζών λόγω εσωτερικών δυνάμεων που ασκούνται σε αυτές. Μπορούν να είναι ελαστικά ή ανελαστικά, ανάλογα με την ορμή και τη διατήρηση της κινητικής ενέργειας. Μια σύγκρουση σημειακών μαζών είναι μια ελαστική σύγκρουση εάν διατηρεί την κινητική ενέργεια καθώς και τη ροπή. Η σύγκρουση λέγεται ανελαστική εάν διατηρεί μόνο την ορμή.

Τύποι σύγκρουσης σημειακών μαζών

Όταν δύο σημειακές μάζες συγκρούονται και αναπηδούν η μία από την άλλη με την ίδια ποσότητα κινητικής ενέργειας πριν από τη σύγκρουση, η σύγκρουση λέγεται ότι είναι ελαστική. Μια ανελαστική σύγκρουση μεταξύ δύο σημειακών μαζών είναι αυτή στην οποία η συνολική κινητική ενέργεια όλων των σημειακών μαζών μετά τη σύγκρουση είναι σημαντικά μικρότερη από πριν.

Ελαστική σύγκρουση

Όταν δεν υπάρχει καθαρή απώλεια κινητικής ενέργειας μετά τη σύγκρουση σημειακών μαζών, μια τέτοια σύγκρουση ονομάζεται ελαστική σύγκρουση. Σε μια τέτοια περίπτωση, τόσο η ορμή όσο και η κινητική ενέργεια παραμένουν διατηρημένα. Γενικά, στην περίπτωση σύγκρουσης δύο σημειακών μαζών, η κινητική ενέργεια πριν από τη σύγκρουση και μετά τη σύγκρουση παραμένει η ίδια, δηλαδή δεν μετατρέπεται σε άλλη μορφή ενέργειας. Αλλά στην περίπτωση της ελαστικής σύγκρουσης, η κινητική ενέργεια πριν από τη σύγκρουση και μετά τη σύγκρουση παραμένει η ίδια, αλλά η τέλεια ελαστική σύγκρουση δεν είναι δυνατή, επομένως υπάρχει πάντα κάποια μετατροπή ενέργειας, η οποία μπορεί να είναι πολύ μικρή. Μπορεί να είναι είτε μονοδιάστατο είτε δισδιάστατο.

παραδείγματα σύγκρουσης σημειακών μαζών:

• Σκεφτείτε ένα παράδειγμα μπάλες του μπιλιάρδου:Όταν μια μπάλα του μπιλιάρδου χτυπά μια άλλη μπάλα, δείχνει ένα τέλειο παράδειγμα ελαστικής σύγκρουσης σημειακών μαζών.
• Ενώ πετάμε μια μπάλα στο έδαφος, επιστρέφει σε εμάς μετά την αναπήδηση. Αυτό είναι επίσης ένα παράδειγμα ελαστικής σύγκρουσης. Ωστόσο, δεν υπάρχει καθαρή αλλαγή στην κινητική ενέργεια.

Τύπος ελαστικής σύγκρουσης:

Ο τύπος ελαστικής σύγκρουσης στα μαθηματικά μπορεί να γραφτεί ως

m1u1 + m2u2 =m1v1 + m2v2

Πού,

m1 =Μάζα της πρώτης σημειακής μάζας

m2 =Μάζα της δεύτερης σημειακής μάζας

u1 =Αρχική ταχύτητα της πρώτης σημειακής μάζας

u2 =Η αρχική ταχύτητα της δεύτερης σημειακής μάζας

v1 =Η τελική ταχύτητα της πρώτης σημειακής μάζας

v2 =Η τελική ταχύτητα μιας δεύτερης σημειακής μάζας

Ο τύπος της ελαστικής σύγκρουσης για την κινητική ενέργεια δίνεται ως:

½ m1u1² + ½ m2u2² =½ m1v1² + ½ m2v2²

Αυτός ο τύπος μπορεί να υπολογίσει τη μάζα ή την ταχύτητα των ελαστικών σημειακών μαζών.

Ιδιότητες ελαστικής σύγκρουσης:

• Ο χρόνος της σύγκρουσης επηρεάζει το μέγεθος της δύναμης που δέχονται τα αντικείμενα σε μια σύγκρουση. Όσο μεγαλύτερος είναι ο χρόνος, τόσο μικρότερη είναι η δύναμη στο αντικείμενο. Έτσι, για να μεγιστοποιηθεί η δύναμη, πρέπει να μειωθεί ο χρόνος σύγκρουσης.
• Ομοίως, για να ελαχιστοποιηθεί η δύναμη, ο χρόνος πρέπει να αυξηθεί. Ένα πραγματικό παράδειγμα είναι οι αερόσακοι στο αυτοκίνητο, οι αερόσακοι αυξάνουν τον χρόνο σύγκρουσης και μειώνουν την επίδραση της δύναμης στο αντικείμενο.

Ανελαστική σύγκρουση

Είναι ένας τύπος σύγκρουσης που περιλαμβάνει την απώλεια κινητικής ενέργειας κατά τη σύγκρουση. Αυτή η χαμένη κινητική ενέργεια μετατρέπεται σε ηχητική, θερμική ή υλική παραμόρφωση.

Ο τύπος της ανελαστικής σύγκρουσης:

Όταν δύο σημειακές μάζες συγκρούονται σε μια ανελαστική σύγκρουση, η τελική ταχύτητα του αντικειμένου δίνεται από:

V =(M1V1) + (M2V2) / (M1+ M2),

όπου V είναι η τελική ταχύτητα,

M1 είναι η μάζα του αντικειμένου 1 (σε kg)

M2 είναι η μάζα του αντικειμένου 2 (σε kg)

V1 είναι η ταχύτητα του αντικειμένου 1 (σε m/s)

και V2 είναι η ταχύτητα του αντικειμένου 2 (σε m/s)

Παράδειγμα ανελαστικής σύγκρουσης:

Μερικά παραδείγματα καθημερινής ζωής στα οποία παρατηρείται ανελαστική σύγκρουση παρατίθενται παρακάτω –

• Ένα αυτοκίνητο που χτυπά στο δέντρο
• Όταν υποβάλλεται σε πτώση από ένα ορισμένο ύψος, μια μπάλα δεν ανεβαίνει στο αρχικό της ύψος
• Όταν μια μπάλα λάσπης πετιέται σε έναν τοίχο, κολλάει

Διαφορά μεταξύ ελαστικής και ανελαστικής σύγκρουσης:

• Σε μια ελαστική σύγκρουση, η συνολική κινητική ενέργεια παραμένει διατηρημένη, ενώ σε μια ανελαστική σύγκρουση, η συνολική κινητική ενέργεια στην αρχή και στο τέλος της σύγκρουσης είναι διαφορετική.
• Σε περίπτωση ελαστικής σύγκρουσης, δεν λαμβάνει χώρα μετατροπή ενέργειας, ενώ, σε μια ανελαστική σύγκρουση, η ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα ή ήχο.
• Οι καθαρές ελαστικές συγκρούσεις δεν υπάρχουν ποτέ στον πραγματικό κόσμο, ενώ οι ανελαστικές συγκρούσεις είναι φυσιολογικές.
• Παράδειγμα ελαστικής σύγκρουσης:Το διαστημόπλοιο που πετά κοντά σε έναν πλανήτη δεν επηρεάζεται ποτέ από δυνάμεις βαρύτητας.
• Παράδειγμα ανελαστικής σύγκρουσης:Σύγκρουση δύο αυτοκινήτων.

Συμπέρασμα :

Μια σύγκρουση προκύπτει από την τριβή μεταξύ δύο αντικειμένων που αγγίζουν το ένα το άλλο. Η σύγκρουση είναι ελαστικές και ανελαστικές συγκρούσεις. Δεν υπάρχει απώλεια κινητικής ενέργειας στην ελαστική σύγκρουση, ενώ η ανελαστική σύγκρουση περιλαμβάνει απώλεια κινητικής ενέργειας του συστήματος. Η τέλεια ελαστική σύγκρουση δεν υπάρχει στον πραγματικό κόσμο καθώς υπάρχει πάντα κάποια ανταλλαγή ενέργειας, ωστόσο, σε μικρό βαθμό. Η σύγκρουση μπορεί να υπάρχει σε μία διάσταση ή μπορεί να είναι δισδιάστατη.