V-kosmose.com

Неупругие столкновения в одном измерении

Физика > Неупругие столкновения в одном измерении

 

Как выглядит неупругое соударение тел в системе. Научитесь отличать упругое и неупругое соударение, состояние кинетической энергии, пример и уравнения.

На основе сохранения энергии, столкновения делят на упругие и неупругие.

Задача обучения

  • Отличать упругие и неупругие соударения.

Основные пункты

  • В неупругом ударе финальная полная кинетическая энергия отличается от изначальной.
  • Здесь сохраняется общий импульс.
  • Полностью неупругие удары случаются, когда в системе теряется максимальное количество кинетической энергии.

Термины

  • Кинетическая энергия – энергия движущегося объекта. Приравнивается к половине его массы и квадрату скорости.
  • Степень свободы – независимый физический параметр для описания физического состояния системы. Множество всех измерений системы – фазовое пространство.

В случае с абсолютно неупругим соударением изначальная кинетическая энергия не будет соответствовать финальной. Зато сберегается общий импульс.

Столкновения

Если врезаются два тела, то появляется множество способов трансформации кинетической энергии в другие формы. Например, она станет колебательной, если столкнулись макроскопические тела. Это приводит к нагреву и деформации тел. Могут также столкнуться молекулы газа или жидкости, и тогда кинетическая обменивается между поступательным движением молекул и внутренними степенями свободы.

При максимальной потере кинетической энергии сталкиваемся с полностью неупругим ударом. В этом случае частички склеиваются (их соединяет кинетическая энергия).

Пример раздвижного блока

Допустим у нас есть двойная скользящая блочная система. Первый проходит во второй (статичный). Мы видим, что они соединяются. Представим, что поверхность скольжения полностью лишена трения и сопротивления воздуха. Если бы все было наоборот, то пришлось учитывать их импульсы.

На анимации видно, как она масса сталкивается с изначально статичной в полностью неупругом ударе

При помощи уравнения сохранения импульса можно вычислить:

где ma – масса входящего блока, ua – скорость входящего блока, mb – масса стационарного, ub – скорость стационарного, v – конечная скорость.

Решение для финальной скорости:

Блоки обладают одинаковой массой, а один – статичен, поэтому можно выразить конечную скорость как:


Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)