Лінійні зіткнення

Два вагони ось-ось зіткнуться... Ми знаємо, що кожен вагон має імпульс, p, що ми обчислюємо шляхом множення маси та швидкості. А тут ще дещо важливе. Вагони також мають енергію завдяки своєму руху, не плутати з їх імпульсом. Це різні речі. Енергія від руху - кінетична енергія - розраховується за цією формулою. Енергія: "E" дорівнює масі: "m" помножена на швидкість: "v" у степені два поділено на "два" Літера Е має невелику індексну літеру k для кінетики. Це показує, що ми маємо на увазі кінетичну енергію. Одиницею енергії є джоулі. Імпульс і кінетична енергія - різні речі, але обидва важливі при зіткненні об'єктів. Імпульс зберігається при зіткненні двох предметів. А як щодо кінетичної енергії. Це теж законсервовано? Насправді це різниться. Давайте розглянемо кілька прикладів. Ось дві карети, рівні за розміром і масою. Обидва важать нуль-п’ять кілограмів. о Тут відбувається зіткнення. Зробимо паузу, перш ніж це станеться. Один із вагонів рухається зі швидкістю чотири метри в секунду. А для кінетичної енергії розглянемо формулу. Маса: Точка п'ять кілограмів ... помножити швидкість: чотири метри за секунду... У квадраті Поділено на два Це чотири джоулі. Це кінетична енергія для каретки зліва. Карета справа не рухається; тому він не має кінетичної енергії. Це нуль. Почнемо фільм знову. Вагони зіштовхуються... Подивитися? Один вагон повністю зупиняється, а інший злітає о... чотири метри в секунду. Яка зараз кінетична енергія? Карета зліва має кінетичну енергію нуль, і каретка праворуч рухається зі швидкістю чотири метри за секунду. Він має кінетичну енергію - чотири джоулі. Ми тільки це підрахували. У цьому зіткненні повна кінетична енергія однакова, чотири джоулі, до і після зіткнення. Ми називаємо це пружним зіткненням. Проведемо ще один експеримент. Тепер карета праворуч замінюється на трохи меншу - нуль, чотири кілограми. Ось великий вагон зі швидкістю чотири метри в секунду. Ми вже порахували, що означає кінетична енергія чотири джоулі. Вони стикаються... О, тепер обидві вагони поїхали в одному напрямку. Великий зі швидкістю два метри в секунду; менший рухається трохи швидше, дві точки п'ять метрів на секунду. Яка загальна кінетична енергія? Для великої каретки кінетична енергія дорівнює: «Нуль-п’ять» помножити на «два квадрата»... поділено на два Невелика каретка має кінетичну енергію: «Нуль-точка-чотири» помножено на «два-п’ять, у квадраті»... більше двох Це дорівнює «1» плюс «1,25» джоуля Це повна кінетична енергія вагонів... яку ми можемо округлити до двох десятків і трьох джоулів. Це означає, що кінетична енергія набагато менша після зіткнення, ніж раніше. Кінетична енергія раніше становила чотири джоулі. Втрачається певна кількість кінетичної енергії! Ми називаємо це непружним зіткненням. Куди йде енергія? Він перетворений... можливо, для нагрівання чи звуку. Ми чуємо звук, коли вагони б’ються один в одного. Якщо під час зіткнення предмети деформуються, це також потребує енергії. Але що це? Це знову вагони на півкілограма. Але щось інше... Ах, магнітні контакти! При зіткненні вагони злипнуться. Що буде тоді? Давай подивимося. Ліва каретка заїжджає о... чотири метри в секунду. Вони стикаються... Так, як і очікувалося, вони прилипають один до одного, і тепер функціонують як єдиний об'єкт... який рухається зі швидкістю... два метри за секунду. Половину швидкості, яку мав лівий до зіткнення. Якщо обчислити кінетичну енергію для двох вагонів разом, це... 2 джоулі. Так як кінетична енергія зменшилася - від 4 джоулів до 2 джоулів - це непружне зіткнення. Але коли об'єкти злипаються... після зіткнення ми називаємо це... абсолютно непружне зіткнення. Чи є ще приклади абсолютно непружних зіткнень? О, так. Метеорит потрапляє на місяць і стає його частиною. Це абсолютно непружне зіткнення. Гвинтівкова куля встромляється і залишається в дерев’яній мішені: ... Ідеально непружне зіткнення. Отже, ми маємо три важливі поняття, коли справа доходить до зіткнень. Пружне зіткнення, коли кінетична енергія зберігається. Непружне зіткнення, коли кінетична енергія зменшилася. І ще є той особливий вид непружного зіткнення: коли два предмети злипаються після зіткнення. Це абсолютно непружне зіткнення.