Collisioni anelastiche
A lege di cunservazione di l'energia cinetica ùn hè micca applicabile in e collisioni anelastiche. A lege di cunservazione di u mumentu hè applicabile in e collisioni anelastiche solu s'è nisuna forza esterna agisce nantu à i dui oggetti chì si scontranu. In una collisione anelastica, dui oggetti si attaccanu inseme o sò attaccati l'unu à l'altru dopu a collisione.
Esempiu di quistione 1.
Dui ughjetti anu a listessa massa, vale à dì 1 kg. L'ughjettu 1 si move nantu à un pianu pianu à una velocità di 10 m/s è si scontra cù l'ughjettu dui chì hè in riposu. Dopu à a cullisione, i dui ughjetti si attaccanu inseme. Chì ghjè a velocità di i dui ughjetti dopu à a cullisione ?
Cunnisciutu:
m1 = 1 kg, m2 = 1 kg, v1 = 10 m/s, v2 = 0
Cercatu : v'
Soluzione:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
(1 kg)(10 m/s) + 0 = (1 kg + 1 kg) v'
10 kg m/s = (2 kg) v'
v' = 10 kg m/s : 2 kg = 5 m/s
Esempiu di quistione 2.
Trè blocchi si movenu à 3 ms -1 si scontranu cù un altru bloccu in riposu.
A cullisione hè anelastica. L'ordine di a velocità di u bloccu dopu a cullisione, da u più grande à u più chjucu hè…
Soluzione:
Figura 1 :
Momentum finale = momentum iniziale
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(4m)(3) + (m)(0) = (4m + m) v
12m + 0 = (5m) v
12m = 5m v
v = 12m / 5m = 12/5 = 2.4 m/s
Figura 2 :
Momentum finale = Momentum iniziale
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(m)(3) + (3m)(0) = (m + 3m) v
3m + 0 = (4m) v
3m = 4m v
v = 3m / 4m = 3/4 = 0.75 m/s
Figura 3 :
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(m)(3) + (m)(0) = (m + m) v
3m + 0 = (2m) v
3m = 2m v
v = 3m / 2m = 3/2 = 1.5 m/s
Esempiu di quistione 3.
Dui palle cù una massa di m1 = 2 kg è m2 = 1 kg si movenu in direzzione opposta cù una velocità di v1 = 2 ms -1 è v2 = 4 ms -1 cum'è mostratu in a figura sottu. Sè una collisione hè anelastica, chì hè a velocità di e duie palle dopu a collisione ?
Cunnisciutu:
Massa di a palla 1 (m1) = 2 kg
Massa di a palla 2 (m2 ) = 1 kg
Velocità di a palla 1 prima di a collisione (v 1 ) = 2 m/s
Velocità di a palla 2 prima di a collisione (v 2 ) = -4 m/s
I segni più è menu indicanu chì e duie palle si movenu in direzzioni opposte.
Cercata : Velocità di e palle dopu a collisione (v')
Soluzione:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'
4 – 4 = (3) v'
0 = (3) v'
v' = 0
Esempiu di quistione 4.
Dui uggetti, A è B, cù una massa di ogni ughjettu, s'avvicinanu à 1.5 kg l'unu di l'altru cù una velocità di v A = 4 ms -1 è v B = 5 ms -1 . Sè a cullisione hè anelastica, chì hè a velocità di i dui uggetti dopu a cullisione ?
Cunnisciutu:
Massa di l'ughjettu A (m A ) = 1.5 kg
Massa di l'ughjettu B (m² B ) = 1.5 kg
Velocità di l'ughjettu A prima di a collisione (v A ) = 4 m/s (signu più, à diritta)
Velocità di l'ughjettu B prima di a collisione (v B ) = -5 m/s (signu menu, à manca)
Cercatu: A velocità di i dui oggetti dopu a collisione
Soluzione:
Cunservazione di u mumentu lineare:
mA vA + mB vB = ( mA + mB ) v '
(1.5)(4) + (1.5)(-5) = (1.5 +1.5) v'
6 – 7.5 = (3) v'
-1.5 = (3) v'
v' = -1.5 / 3
v' = -0.5 m/s
U segnu menu indica chì i dui oggetti si movenu à manca.
20 dumande è risposte cuncettuali nantu à e collisioni anelastiche:
1. Quistione: Chì definisce una collisione anelastica? Risposta: In una collisione anelastica, l'energia cinetica ùn hè micca cunservata, ancu s'è u momentum hè. Una parte di l'energia cinetica iniziale hè trasfurmata in altre forme d'energia.
2. Quistione: Cumu si distingue una collisione perfettamente anelastica da una collisione parzialmente anelastica? Risposta: In una collisione perfettamente anelastica, l'uggetti si attaccanu inseme dopu a collisione. In una collisione parzialmente anelastica, l'uggetti si separanu, ma ci hè sempre una perdita di energia cinetica.
3. Quistione: Chì ferma cunservatu in tutti i tipi di collisioni, cumprese quelle anelastiche? Risposta: U momentum hè sempre cunservatu in tutte e collisioni, indipendentemente da a so elasticità.
4. Quistione: Perchè l'energia cinetica ùn hè micca cunservata in e collisioni anelastiche? Risposta: Una parte di l'energia cinetica hè cunvertita in altre forme d'energia, cum'è l'energia putenziale, u calore o u sonu.
5. Quistione: Cumu si pò identificà una collisione anelastica solu osservendu e velocità prima è dopu a collisione? Risposta: L'energia cinetica tutale prima di a collisione serà più grande di l'energia cinetica tutale dopu a collisione.
6. Quistione: E collisioni anelastiche ponu accade in una sola dimensione? Risposta: Innò, e collisioni anelastiche ponu accade in una, duie o trè dimensioni. I principii restanu listessi, solu i calculi vettoriali diventanu più cumplessi.
7. Quistione: In u cuntestu di a fisica di e particelle, chì hè un risultatu cumunu di e collisioni anelastiche? Risposta: In a fisica di e particelle, e collisioni anelastiche spessu risultanu in a trasfurmazione di e particelle chì si scontranu in particelle diverse.
8. Quistione: Cumu si pò determinà a quantità d'energia persa in una collisione anelastica? Risposta: Calculendu a differenza trà l'energia cinetica iniziale tutale è l'energia cinetica finale tutale.
9. Quistione: Perchè e collisioni anelastiche ùn violanu micca a lege di cunservazione di l'energia? Risposta: L'energia hè sempre cunservata; hè solu cunvertita da una forma (cinetica) à altre (cum'è u calore o u sonu) invece di rimanere puramente cum'è energia cinetica.
10. Quistione: A maiò parte di e collisioni di u mondu reale sò anelastiche? Risposta: Iè, a maiò parte di e collisioni di u mondu reale sò anelastiche perchè ci hè tipicamente una certa cunversione di l'energia cinetica in altre forme.
11. Quistione: In una cullisione anelastica, se dui oggetti si attaccanu inseme, chì si pò dì di a so velocità cumminata? Risposta: A so velocità cumminata hè determinata da a cunservazione di u mumentu. I dui oggetti si moveranu cù una velocità cumuna dopu a cullisione.
12. Quistione: Cumu si riferisce u cuefficiente di restituzione à e collisioni anelastiche? Risposta: U cuefficiente di restituzione, indicatu cum'è , misura a "rimbalzabilità" di una collisione. Per e collisioni perfettamente anelastiche, �=0 .
13. Quistione: Perchè una cullisione anelastica pò pruduce sonu? Risposta: A cullisione pò causà vibrazioni in l'uggetti chì si scontranu, ciò chì pò pruduce onde sonore in u mezu circundante.
14. Quistione: L'energia putenziale gravitaziunale pò esse un fattore in e collisioni anelastiche? Risposta: Iè, soprattuttu s'è a collisione provoca un cambiamentu d'altezza o di pusizione di l'uggetti, cunvertendu l'energia cinetica in energia putenziale gravitaziunale.
15. Quistione: Perchè e palle di gomma ùn subiscenu micca collisioni perfettamente anelastiche, malgradu esse "rimbalzanti"? Risposta: E palle di gomma subiscenu collisioni elastiche o quasi elastiche perchè tendenu à mantene gran parte di a so energia cinetica è à rimbalzà. Ùn si attaccanu micca inseme, ciò chì seria caratteristicu di una collisione perfettamente anelastica.
16. Quistione: Dui palle d'argilla dolce ponu dimustrà una collisione perfettamente anelastica? Risposta: Iè, perchè quandu duie palle d'argilla dolce si scontranu, tendenu à appiccicà si inseme è à ùn rimbalzà, ciò chì hè caratteristicu di una collisione perfettamente anelastica.
17. Quistione: Hè pussibule chì una cullisione anelastica si verifichi senza alcun sonu o generazione di calore? Risposta: Hè raru, ma pussibule. L'energia puderia esse dissipata in altri modi suttili o immagazzinata cum'è energia putenziale interna.
18. Quistione: E collisioni anelastiche ponu esse invertite? Risposta: In generale, e collisioni anelastiche ùn sò micca reversibili perchè a cunversione di l'energia cinetica in altre forme rende difficiule u ritornu à u statu iniziale.
19. Quistione: Cumu si riferisce a resistenza di l'aria à e collisioni anelastiche? Risposta: A resistenza di l'aria pò rende e collisioni più anelastiche dissipendu una parte di l'energia cinetica cum'è calore.
20. Quistione: E collisioni anelastiche anu implicazioni in i disinni di sicurezza, cum'è e zone di deformazione di e vitture? Risposta: Iè, e zone di deformazione in e vitture sò cuncepite per subisce collisioni anelastiche, assorbendu l'energia cinetica è riducendu e forze chì agiscenu nantu à l'occupanti.
E collisioni anelastiche ghjocanu un rolu vitale in a comprensione di e lege di cunservazione di a fisica è sò parte integrante di numerose applicazioni pratiche è disinni di sicurezza.
