Stöt

Två vagnar, som kommer att krocka … Vi vet att vagnarna har varsin rörelsemängd, p, som vi räknar ut genom att multiplicera massan och hastigheten. Nu kommer något viktigt. Vagnarna har också en rörelseenergi, som inte får blandas ihop med rörelsemängden. De är olika saker. Rörelseenergin, eller den kinetiska energin, räknar vi ut med den här formeln.

Energin, E, är lika med Massan, m. gånger hastigheten, v, upphöjt till två, delat med två. Bokstaven E har ett index, k, för kinetisk. Det visar att det är kinetisk energi vi menar. Enheten för energi är joule.

Rörelsemängd och rörelseenergi är olika saker, men båda spelar roll när två föremål krockar. Rörelsemängden bevaras när två föremål kolliderar. Hur är det med rörelseenergin? Är den också bevarad? Det är faktiskt lite olika. Vi ska se på några exempel.

Vagnarna är lika stora och har samma massa. Båda väger noll komma fem kilogram. Ojoj, det kommer att bli en krock här. Vi pausar innan det händer. En av vagnarna rör sig i en hastighet av 4 meter per sekund.

Då är rörelseenergin -- vi tittar på formeln -- massan noll komma fem kilogram ... ... gånger hastigheten fyra meter per sekund uppöjt till två. Delat med två. Det är fyra joule. Där har vi alltså rörelseenergin för den vänstra vagnen.

Den högra vagnen står stilla. Den har ingen rörelseenergi. Den är noll. Nu spelar vi filmen igen. Vagnarna kolliderar … Titta!

Den ena vagnen stannar helt, medan den andra far iväg med … fyra meter per sekund. Vad är rörelseenergin nu? Den vänstra vagnen har rörelseenergin noll, och den högra rör sig med fyra meter per sekund. Den har en rörelseenergi på -- fyra joule. Det räknade vi ut nyss.

I den här stöten är den totala rörelseenergin densamma, fyra joule, före och efter kollisionen. Då säger vi att det är en elastisk stöt. Vi ska göra ett försök till. Nu är den högra vagnen utbytt mot en lite mindre vagn på noll komma fyra kilogram. Här kommer den stora vagnen i fyra meter per sekund.

Vi räknade ut nyss att det innebär en rörelseenergi på 4 joule. -- de krockar -- Aha, nu for båda vagnarna iväg i samma riktning. Den stora har en hastighet på två meter per sekund, den lilla rör sig lite snabbare, två komma fem meter per sekund. Vad är den totala rörelseenergin? För den stora vagnen gäller att rörelseenergin är noll komma fem gånger två i kvadrat. Delat med två.

Den lilla vagnen har en rörelseenergi på noll komma fyra gånger två komma fem i kvadrat genom två. Det är lika med 1 plus 1,25 joule Det är den totala kinetiska energin för vagnarna. Vi avrundar till två komma tre joule. Det betyder alltså att rörelseenergin är mycket mindre efter kollisionen än före. Nyss var rörelseenergin 4 joule.

En viss mängd rörelseenergi har gått förlorad. Då kallar vi det för en oelastisk stöt. Vart tar energin vägen? Den omvandlas, kanske till värme eller ljud. Det hörs ju ett ljud när vagnarna slår i varandra.

Om föremålen ändrar form under krocken går det åt energi till det med. Men vad har vi här? Det är halvkilosvagnarna igen. Men det är något som är annorlunda … Aha, dom där magnetkontakterna. Vagnarna kommer att fastna i varandra när de krockar.

Vad händer då? Vi ser efter. Den vänstra vagnen kommer i four meter per sekund … de krockar … ja, mycket riktigt, dom fastnar i varandra och fungerar nu som ett enda föremål och det rör sig i -- två meter per sekund. Halva den hastighet som vänstra vagnen hade före kollisionen. Om vi räknar ut rörelseenergin för de två vagnarna tillsammans så är den -- 2 joule.

Eftersom rörelseenergin har minskat från fyra joule till två joule är det en oelastisk stöt, och när objekten sitter ihop efter krocken kallar vi det för en fullständigt oelastisk stöt. Finns det fler exempel på fullständigt oelastiska stötar? Jadå. En meteorit som träffar månen och blir en del av den. Den stöten är fullständigt oelastisk.

Den här gevärskulan borrar in sig och fastnar i trätavlan. -- Fullständigt oelastisk stöt. Vi har alltså tre viktiga begrepp när det gäller kollisioner. Elastisk stöt, när rörelseenergin är bevarad. Oelastisk stöt, när rörelseenergin har minskat. Och så specialfallet av oelastiska stötar, när de två föremålen sitter ihop efter krocken.

Det är en fullständigt oelastisk stöt.