Упругие и неупругие столкновения
| English | Русский |
|---|---|
| elastic collision/ɪˈlæstɪk kəˈlɪʒn/ | упругое столкновение |
| inelastic collision/ɪnɪˈlæstɪk kəˈlɪʒn/ | неупругое столкновение |
Шарики «клик-клак» против комка глины
- Уроните стальной шарик на механизм Ньютона, и он звонко щелкнет — энергия перескакивает, почти не теряясь.
- Бросьте комок глины в стену, и он просто... разлетится, не двигаясь дальше.
- Оба явления подчиняются закону сохранения импульса, но они по-разному относятся к кинетической энергии.
- Сортировка столкновений по тому, что происходит с кинетической энергией, — последняя ключевая идея в теме импульса.
Упругие столкновения сохраняют кинетическую энергию
- При упругом столкновении сохраняются как кинетическая энергия, так и импульс.
- Тела отскакивают друг от друга без потерь энергии на нагрев или звук.
- Совершенно упругие столкновения — идеализация; молекулы газа приближаются друг к другу.
- И $\sum p$, и $\sum E_k$ остаются неизменными до и после столкновения.
В упругом столкновении какая величина, помимо импульса, сохраняется?
Упругое столкновение сохраняет кинетическую энергию, а также импульс.
Неупругие столкновения теряют кинетическую энергию
- При неупругом столкновении импульс сохраняется, но кинетическая энергия нет.
- «Потерянная» KE превращается в тепло, звук и деформацию.
- Совершенно неупругое столкновение — предельный случай: тела слипаются вместе.
- Большинство реальных бытовых столкновений (автомобили, глина, tackle) являются неупругими.
Запустите столкновение
Измените массы и скорости, запустите столкновение и сравните кинетическую энергию до и после.
При абсолютно неупругом столкновении объекты ____ вместе.
Абсолютно неупругое столкновение означает, что объекты слипаются и движутся как единое целое.
Выберите все верные утверждения о столкновениях.
Упругие сохраняют KE; все изолированные столкновения сохраняют импульс; абсолютно неупругое означает слипание. Неупругие столкновения не сохраняют KE.
Импульс всегда сохраняется — энергия служит критерием
- Импульс сохраняется при любом столкновении, упругом или нет (при условии изолированной системы).
- Кинетическая энергия является разделяющей чертой: сохранена ⇒ упругое, потеряна ⇒ неупругое.
- Чтобы классифицировать столкновение, сравните полную KE до и после него.
- Никогда не предполагайте, что KE сохраняется, если столкновение явно не названо упругим.
Импульс сохраняется как в упругих, так и в неупругих столкновениях (для изолированной системы).
Импульс всегда сохраняется в изолированном столкновении. Кинетическая энергия — это величина, различающая два типа столкновений.
Столкновение сохраняет общий импульс, но общая кинетическая энергия уменьшается. Это:
Импульс сохранен, но KE потеряна ⇒ неупругое столкновение (потерянная KE превратилась в тепло).
Не предполагайте, что кинетическая энергия сохраняется при столкновении. Импульс всегда сохраняется (в изолированной системе), но KE сохраняется только при упругом столкновении. При неупругом столкновении часть KE переходит в тепло — хотя импульс остаётся неизменным.
Тележка массы $2\ \text{kg}$ со скоростью $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ слипается с неподвижной тележкой массы $1\ \text{kg}$; вместе они движутся со скоростью $2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Сколько кинетической энергии потеряно, в джоулях?
KE до $= \tfrac12(2)(9) = 9\ \text{J}$; после $= \tfrac12(3)(4) = 6\ \text{J}$. Потеряно $= 9 - 6 = 3\ \text{J}$.
Тележки, слипшиеся на прошлом уроке: $2\ \text{kg}$ со скоростью $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ врезается в静止的 $1\ \text{kg}$, в результате они движутся вместе со скоростью $2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- KE до столкновения: $= \tfrac12(2)(3^2) = 9\ \text{J}$.
- KE после столкновения: $= \tfrac12(3)(2^2) = 6\ \text{J}$.
$3\ \text{J}$ ушло на нагрев — значит, это неупругое столкновение, как и следовало ожидать для случая слипания.
Импульс сохраняется при любых столкновениях. При упругом столкновении кинетическая энергия также сохраняется (тела отскакивают). При неупругом столкновении часть кинетической энергии превращается в тепло; при совершенно неупругом столкновении тела слипаются вместе. Для классификации сравните полную KE.