Ταχύτητες συγκρουόμενων σωμάτων μετά από σύγκρουση σε 1-διάσταση

Σε ένα παιχνίδι μπιλιάρδου, οι μπάλες συγκρούονται μεταξύ τους με συγκεκριμένη ταχύτητα. Αυτή η δράση δύο σωμάτων που έρχονται σε επαφή μεταξύ τους λόγω εξωτερικής δύναμης ονομάζεται σύγκρουση. Τι συμβαίνει όμως μετά από μια σύγκρουση; Γιατί η ορμή της μιας μπάλας μειώνεται ενώ της άλλης μπάλας αυξάνεται; Γιατί κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις μετά από σύγκρουση; Ποια είναι η ταχύτητα καθεμιάς από τις σφαίρες πριν και μετά τη σύγκρουση; Ας συζητήσουμε τη σημασία και τη σημασία της ταχύτητας των σωμάτων που συγκρούονται.

Σύγκρουση

Όταν δύο μάζες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για μικρό χρονικό διάστημα, η ενέργεια των συγκρουόμενων μαζών και η ορμή αλλάζουν. Αυτό το συμβάν ονομάζεται σύγκρουση.

Τύποι σύγκρουσης

Ακολουθούν οι διαφορετικοί τύποι συγκρούσεων:

• Ελαστική σύγκρουση

Μια σύγκρουση μεταξύ δύο σωμάτων, κατά την οποία η συνολική κινητική ενέργεια των σωμάτων που συγκρούονται παραμένει σταθερή, είναι γνωστή ως ελαστική σύγκρουση. Σε περίπτωση απόλυτα ελαστικής σύγκρουσης, η κινητική ενέργεια δεν μετατρέπεται σε άλλες μορφές ενέργειας όπως θερμότητα ή ήχος.

• Ανελαστική σύγκρουση

Η ανελαστική σύγκρουση αναφέρεται στη σύγκρουση κατά την οποία ένα μέρος της κινητικής ενέργειας των συγκρουόμενων σωματιδίων μετατρέπεται σε μια νέα μορφή ενέργειας.

Σύγκρουση σε μία διάσταση

Σε αυτή τη σύγκρουση, τόσο η αρχική όσο και η τελική ταχύτητα των μαζών βρίσκονται σε μία γραμμή μετά τη σύγκρουση των μαζών. Ας δούμε την ταχύτητα των σωμάτων που συγκρούονται σε μία μόνο διάσταση.

1.Ελαστική μονοδιάστατη σύγκρουση

Οι ελαστικές συγκρούσεις λαμβάνουν χώρα μόνο με μικροσκοπικά σωματίδια όπως ηλεκτρόνια, πρωτόνια ή νετρόνια. Σε τέτοιες συγκρούσεις, η ορμή και η κινητική ενέργεια διατηρούνται.

2.Ανελαστική μονοδιάστατη σύγκρουση

Σε αυτή τη σύγκρουση, η ορμή διατηρείται και η κινητική ενέργεια μεταβάλλεται σε διαφορετικές μορφές ενέργειας. Ο νόμος της εξίσωσης διατήρησης για αυτόν τον τύπο σύγκρουσης είναι,

Σημασία ταχύτητας συγκρουόμενων σωμάτων

Εάν τα σώματα έχουν ίση μάζα, τότε μετά τη σύγκρουση, ανταλλάσσουν τις ταχύτητες μεταξύ τους. Επομένως, v1 =u2 και v2 =u1. Οι ίδιες μάζες θα είναι v1 =0 και v2 =u1.

Εάν η δεύτερη μάζα βρίσκεται σε ηρεμία όταν η πρώτη μάζα συγκρούεται με αυτήν, τότε μετά τη σύγκρουση, η πρώτη μάζα ακινητοποιείται και η δεύτερη μάζα κινείται με ταχύτητα ίση με την πρώτη μάζα.

Κατά πάσα πιθανότητα, αν m1

Αυτό σημαίνει ότι το ελαφρύτερο σώμα θα βομβαρδίσει την ταχύτητά του, αλλά δεν θα υπάρχει ορμή στη βαρύτερη μάζα. Ωστόσο, αν m1> m2, τότε v1 =u1 και v2 =2u1. Η κατάσταση της ταχύτητας των σωμάτων που συγκρούονται και η σημασία της μπορούν, επομένως, να εξηγηθούν.

Συμπέρασμα

Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι, σε μια ελαστική σύγκρουση, δεν θα υπάρξει αλλαγή στην κινητική ενέργεια. Στην ανελαστική σύγκρουση, η κινητική ενέργεια μεταβάλλεται σε διαφορετικές μορφές ενέργειας, αλλά η ορμή διατηρείται. Έτσι, μπορούμε να κατανοήσουμε τη σημασία της ταχύτητας των συγκρουόμενων σωμάτων για τον προσδιορισμό του εάν ο τύπος της σύγκρουσης είναι ελαστικός ή ανελαστικός. Αυτό αποδεικνύει επίσης ότι η συνολική ενέργεια είναι πάντα σταθερή ή διατηρημένη στο σύμπαν.