Qismən elastik toqquşmalar
Qismən elastik toqquşmalarda impulsun qorunma qanunu tətbiq olunur, kinetik enerjinin qorunma qanunu isə tətbiq olunmur. Toqquşma baş verdikdə, kinetik enerjinin bir hissəsi səs enerjisinə, istilik enerjisinə və daxili enerjiyə çevrilir. Elastik sözünün istifadəsi toqquşmadan sonra iki cismin bir-birinə yapışmadığını, əksinə sıçradığını göstərir.
Qismən elastik toqquşmaya misal olaraq iki mərmər və ya iki bilyard topunun birölçülü toqquşmasını göstərmək olar.
Nümunə sual 1.
Kütlələri müvafiq olaraq 1 kq və 2 kq olan A və B cisimləri müvafiq olaraq 4 m/s və 2 m/s sürətlə əks istiqamətlərdə hərəkət edir və qismən elastik toqquşma ilə toqquşurlar. Toqquşmadan sonra A cismi 2 m/s sürətlə hərəkət edərsə, B cisiminin sürəti nə qədərdir?
Məlumdur:
m A = 1 kq, m B = 2 kq, v A = 4 m/s (tutaq ki, sağda), v B = -2 m/s (tutaq ki, sola), v A ' = – 2 m/s
Axtarılır: v B '
Həll yolu:
m A v A + m B v B = m A v A ' + m B v B '
(1 kq)(4 m/s) + (2 kq)(-2 m/s) = (1 kq)(-2 m/s) + (2 kq)(v B ')
4 kq m/s – 4 kq m/s = -2 kq m/s + (2 kq) v B '
0 = – 2 kq m/s + (2 kq)(v B ')
-2 kq m/s = – 2 kq v B '
v B ' = 1 m/s
Toqquşmadan sonra B obyekti 1 m/s (tutaq ki, sağa) sürətlə, A obyekti isə 2 m/s (tutaq ki, sola) sürətlə hərəkət edir.
Nümunə sual 2.
Aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, 4 kq və 5 kq kütləli A və B cisimləri bir-birinə əks istiqamətdə yaxınlaşırlar. Toqquşmadan sonra hər iki cisim A = 4 ms -1 və B-nin sürəti = 2 ms -1 olmaqla istiqamətini dəyişdi . Toqquşmadan əvvəl B cisiminin sürəti nə qədərdir?
Məlumdur:
A cisiminin kütləsi (m)A) = 4 kq
B cisiminin kütləsi (m B ) = 5 kq
Toqquşmadan əvvəl A obyektinin sürəti (v A ) = 6 m/s
Toqquşmadan sonra A obyektinin sürəti (v A ') = 4 m/s
Toqquşmadan sonra B obyektinin sürəti (v B ') = -2 m/s
Artı və mənfi işarələr hər iki cismin əks istiqamətdə hərəkət etdiyini göstərir.
Axtarılan: Toqquşmadan əvvəl B obyektinin sürəti ( vB )
Həll yolu:
m A v A + m B v B = m A v A ' + m B v B '
(4)(6) + (5)(-2) = (4)(4) + (5)(v B ')
24 – 10 = 16 + 5(v B ')
14 – 16 = 5 (v B ')
-2 = 5 (v B ')
v B ' = -2/5
v B ' = -0.4
Mənfi işarəsi, toqquşmadan sonrakı cismin istiqamətinin toqquşmadan əvvəlki istiqamətdən fərqli olduğunu göstərir.
Nümunə sual 3.
Aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, eyni kütləyə malik iki cisim bir-birinə yaxınlaşır.
Əgər v2 ', 5 ms –1 sürətlə sağdakı toqquşmadan sonrakı cismin (2) sürətidirsə , toqquşmadan sonrakı birinci cismin v1' (1) sürəti nə qədərdir ?
Məlumdur:
Hər bir cismin kütləsi = m
Toqquşmadan əvvəl 1-ci obyektin sürəti (v1 ) = 8 m/s
Toqquşmadan əvvəl 2-ci obyektin sürəti (v2 ) = 10 m/s
Toqquşmadan sonra 2-ci obyektin sürəti (v2 ' ) = 5 m/s
İstənilən: Toqquşmadan sonra 1-ci obyektin sürəti (v 1 ')
Həll yolu:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
m (v 1 + v 2 ) = m (v 1 ' + v 2 ')
v 1 + v 2 = v 1 ' + v 2 '
8 + 10 = v 1 ' + 5
18 = v 1 ' + 5
v 1 ' = 18-5
v 1 ' = 13 m/s
Qismən elastik toqquşmalar haqqında 20 konseptual sual və cavab:
1. Sual: Qismən elastik toqquşma nədir? Cavab: Qismən elastik toqquşma, müəyyən bir kinetik enerjinin qorunduğu, lakin hamısının deyil, toqquşmadır. Cisimlər bir-birindən geri dönürlər, lakin tam ilkin kinetik enerjiləri ilə deyil.
2. Sual: Qismən elastik toqquşma mükəmməl elastik toqquşmadan nə ilə fərqlənir? Cavab: Mükəmməl elastik toqquşmada ümumi kinetik enerji qorunur, qismən elastik toqquşmada isə kinetik enerjinin yalnız bir hissəsi qorunur.
3. Sual: Qismən elastik toqquşmada nə qorunur? Cavab: İmpuls qismən elastik toqquşmalar da daxil olmaqla bütün növ toqquşmalarda qorunur.
4. Sual: Toqquşmanın elastikliyini təsvir etmək üçün bərpa əmsalı olan necə istifadə olunur? Cavab: Qismən elastik toqquşmalar üçün 0<�<1 1-ə nə qədər yaxın olarsa , toqquşma bir o qədər elastik olar.
5. Sual: Bərpa əmsalı 1-dən böyük ola bilərmi? Cavab: Xeyr. Əvəzetmə əmsalı 1-dən böyük olarsa, toqquşmadan sonra əvvəlkindən daha çox kinetik enerji olardı ki, bu da enerjinin qorunmasını pozur.
6. Sual: Qismən elastik toqquşmalarda niyə bütün kinetik enerji qorunmur? Cavab: Bəzi kinetik enerji səs, istilik və ya cisimlərin deformasiyası kimi digər formalara çevrilir.
7. Sual: Qismən elastik toqquşmada saxlanılan kinetik enerjinin miqdarını necə təyin etmək olar? Cavab: Toqquşmadan əvvəl və sonra ümumi kinetik enerjini müqayisə etməklə.
8. Sual: Qismən elastik toqquşmalar həmişə səs çıxarırmı? Cavab: Həmişə yox, lakin toqquşmanın yaratdığı titrəmələr səbəbindən səs yarana bilər.
9. Sual: Qismən elastik toqquşmada qorunmayan kinetik enerjiyə nə olur? Cavab: Adətən deformasiya səbəbindən istilik, səs və ya potensial enerji kimi digər enerji formalarına çevrilir.
10. Sual: Materialın tərkibi toqquşmanın elastikliyinə necə təsir edir? Cavab: Bəzi materiallar, məsələn, rezin, daha elastik toqquşmalara məruz qalır, digərləri isə, məsələn, gil, qeyri-elastik olur. Lakin, real həyatda toqquşmaların əksəriyyəti materialların xüsusiyyətləri və digər amillər səbəbindən qismən elastikdir.
11. Sual: İki polad kürə qismən elastik toqquşma nümayiş etdirə bilərmi? Cavab: Bəli. Polad kürələrin demək olar ki, mükəmməl elastik toqquşması müşahidə olunsa da, adətən az miqdarda enerji itkisi olur və bu da onu qismən elastik edir.
12. Sual: Yer kürəsinin meteoritlə toqquşması qismən elastik hesab olunurmu? Cavab: Ümumiyyətlə, bəli. Zərbə bütün kinetik enerjini qorumur, çünki bəziləri istiliyə, səsə və kraterin yaranmasına çevrilir.
13. Sual: Vakuumda qismən elastik toqquşma ola bilərmi? Cavab: Bəli. Hava müqaviməti olmadan belə, toqquşan cisimlərin daxili xüsusiyyətləri enerji itkisinə səbəb ola bilər.
14. Sual: Sürtünmə kimi xarici qüvvələr toqquşmanın elastikliyinə necə təsir edir? Cavab: Xarici qüvvələr daha çox kinetik enerjini dağıda bilər və bu da toqquşmanı daha qeyri-elastik edə bilər.
15. Sual: Qismən elastik toqquşmaların anlaşılmasının vacib olduğu praktik tətbiqlər varmı? Cavab: Bəli, idman, mühəndislik və yol-nəqliyyat qəzalarının təhlilində qismən elastik toqquşmaların anlaşılması vacib ola bilər.
16. Sual: Avtomobil istehsalçıları niyə qismən elastik toqquşmaları öyrənirlər? Cavab: Toqquşma zamanı sərnişinləri qoruyan, zərbə enerjisini səmərəli şəkildə uda bilən nəqliyyat vasitələri dizayn etmək.
17. Sual: Kvant səviyyəsində hissəciklərin qarşılıqlı təsirləri qismən elastik hesab edilə bilərmi? Cavab: Bəli. Kvant mexanikası yeni hadisələr təqdim etsə də, hissəciklər hələ də bütün kinetik enerjinin qorunmadığı qarşılıqlı təsirlərə məruz qala bilərlər.
18. Sual: Molekulyar qarşılıqlı təsirlər qismən elastik toqquşmalarla necə əlaqəlidir? Cavab: Molekullar bir-birinə dəydikdə qismən elastik toqquşmaya məruz qala bilər və bu da müəyyən enerjini molekulların titrəmələrinə və ya fırlanmalarına ötürür.
19. Sual: Basketbol topunun meydançada sıçraması qismən elastik toqquşma olduğunu göstərirmi? Cavab: Bəli. Səs və topun yüngül deformasiyası nəticəsində müəyyən enerji itirilir və bu da toqquşmanı qismən elastik edir.
20. Sual: Temperatur qazlarda toqquşmaların elastikliyinə necə təsir edir? Cavab: Temperatur artdıqca qaz molekulları daha sürətli hərəkət edir və daha enerjili toqquşmaya səbəb ola bilər. Lakin bu toqquşmaların elastikliyi molekulyar xüsusiyyətlərdən asılıdır və temperaturla birbaşa əlaqəli deyil.
Qismən elastik toqquşmaların başa düşülməsi həm gündəlik təcrübələrdə, həm də fizika və mühəndislik sahələrində ixtisaslaşmış bir sıra hadisələrə dair məlumat verir.
