Gwrthdrawiadau Anelastig
Nid yw cyfraith cadwraeth egni cinetig yn berthnasol mewn gwrthdrawiadau anelastig. Mae cyfraith cadwraeth momentwm yn berthnasol mewn gwrthdrawiadau anelastig dim ond os nad oes grym allanol yn gweithredu ar y ddau wrthrych sy'n gwrthdaro. Mewn gwrthdrawiad anelastig, mae dau wrthrych yn glynu wrth ei gilydd neu'n cael eu cysylltu â'i gilydd ar ôl y gwrthdrawiad.
Cwestiwn enghreifftiol 1.
Mae dau wrthrych o'r un màs, sef 1 kg. Mae gwrthrych 1 yn symud ar awyren wastad ar gyflymder o 10 m/s ac yn gwrthdaro â gwrthrych dau sydd mewn llonyddwch. Ar ôl y gwrthdrawiad, mae'r ddau wrthrych yn glynu wrth ei gilydd. Beth yw cyflymder y ddau wrthrych ar ôl y gwrthdrawiad?
Adnabyddus:
m1 = 1 kg, m2 = 1 kg, v1 = 10 m/s, v2 = 0
Eisiau : v'
Datrysiad:
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
Cwestiwn enghreifftiol 2.
Mae tri bloc yn symud ar 3 ms -1 ac yn gwrthdaro â bloc arall sy'n llonydd.
Mae'r gwrthdrawiad yn anelastig. Trefn cyflymder y bloc ar ôl y gwrthdrawiad, o'r mwyaf i'r lleiaf yw…
Datrysiad:
Ffigur 1:
Momentwm terfynol = momentwm cychwynnol
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/eiliad
Ffigur 2:
Momentwm terfynol = Momentwm cychwynnol
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/eiliad
Ffigur 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/eiliad
Cwestiwn enghreifftiol 3.
Mae dwy bêl gyda màs o m 1 = 2 kg ac m 2 = 1 kg yn symud i'r cyfeiriad gyferbyn â chyflymder o v 1 = 2 ms -1 a v 2 = 4 ms -1 fel y dangosir yn y ffigur isod. Os yw gwrthdrawiad yn anelastig, beth yw cyflymder y ddwy bêl ar ôl y gwrthdrawiad?
Adnabyddus:
Màs y bêl 1 (m1) = 2 kg
Màs pêl 2 (m 2 ) = 1 kg
Cyflymder pêl 1 cyn gwrthdrawiad (v 1 ) = 2 m/s
Cyflymder pêl 2 cyn gwrthdrawiad (v 2 ) = -4 m/s
Mae arwyddion plws a minws yn dangos bod y ddwy bêl yn symud i gyfeiriadau gyferbyn.
Eisiau : Cyflymder peli ar ôl gwrthdrawiad (v')
Datrysiad:
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
Cwestiwn enghreifftiol 4.
Mae dau wrthrych, A a B, gyda màs yr un, yn 1.5 kg yn agosáu at ei gilydd gyda chyflymder o v A = 4 ms -1 a v B = 5 ms -1 . Os yw'r gwrthdrawiad yn anelastig, beth yw cyflymder y ddau wrthrych ar ôl y gwrthdrawiad?
Adnabyddus:
Màs gwrthrych A (m A ) = 1.5 kg
Màs gwrthrych B (mB ) = 1.5 kg
Cyflymder gwrthrych A cyn y gwrthdrawiad (v A ) = 4 m/s (arwydd plws, i'r dde)
Cyflymder gwrthrych B cyn y gwrthdrawiad (v B ) = -5 m/s (arwydd minws, i'r chwith)
Eisiau: Cyflymder y ddau wrthrych ar ôl y gwrthdrawiad
Datrysiad:
Cadwraeth momentwm llinol:
m A v A + m B v B = (m A + m B ) 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/eiliad
Mae'r arwydd minws yn dangos bod y ddau wrthrych yn symud i'r chwith.
20 cwestiwn ac ateb cysyniadol am wrthdrawiadau anelastig:
1. Cwestiwn: Beth sy'n diffinio gwrthdrawiad anelastig? Ateb: Mewn gwrthdrawiad anelastig, nid yw egni cinetig yn cael ei gadw, er bod momentwm yn cael ei gadw. Mae rhywfaint o'r egni cinetig cychwynnol yn cael ei drawsnewid yn ffurfiau eraill o egni.
2. Cwestiwn: Sut mae gwrthdrawiad perffaith anelastig yn wahanol i wrthdrawiad rhannol anelastig? Ateb: Mewn gwrthdrawiad perffaith anelastig, mae'r gwrthrychau'n glynu at ei gilydd ar ôl y gwrthdrawiad. Mewn gwrthdrawiad rhannol anelastig, mae'r gwrthrychau'n gwahanu, ond mae colli egni cinetig o hyd.
3. Cwestiwn: Beth sy'n aros yn gadwedig ym mhob math o wrthdrawiadau, gan gynnwys rhai anelastig? Ateb: Mae momentwm bob amser yn cael ei gadw ym mhob gwrthdrawiad, waeth beth fo'u hydwythedd.
4. Cwestiwn: Pam nad yw egni cinetig yn cael ei gadw mewn gwrthdrawiadau anelastig? Ateb: Mae rhywfaint o'r egni cinetig yn cael ei drawsnewid yn ffurfiau eraill o egni, fel egni potensial, gwres, neu sain.
5. Cwestiwn: Sut all rhywun adnabod gwrthdrawiad anelastig dim ond trwy arsylwi'r cyflymderau cyn ac ar ôl y gwrthdrawiad? Ateb: Bydd cyfanswm yr egni cinetig cyn y gwrthdrawiad yn fwy na chyfanswm yr egni cinetig ar ôl y gwrthdrawiad.
6. Cwestiwn: A all gwrthdrawiadau anelastig ddigwydd mewn un dimensiwn yn unig? Ateb: Na, gall gwrthdrawiadau anelastig ddigwydd mewn un, dau, neu dri dimensiwn. Mae'r egwyddorion yn aros yr un fath, dim ond bod y cyfrifiadau fector yn dod yn fwy cymhleth.
7. Cwestiwn: Yng nghyd-destun ffiseg gronynnau, beth yw canlyniad cyffredin gwrthdrawiadau anelastig? Ateb: Mewn ffiseg gronynnau, mae gwrthdrawiadau anelastig yn aml yn arwain at drawsnewid y gronynnau sy'n gwrthdaro yn ronynnau gwahanol.
8. Cwestiwn: Sut allwch chi bennu faint o ynni sy'n cael ei golli mewn gwrthdrawiad anelastig? Ateb: Trwy gyfrifo'r gwahaniaeth rhwng cyfanswm yr ynni cinetig cychwynnol a chyfanswm yr ynni cinetig terfynol.
9. Cwestiwn: Pam nad yw gwrthdrawiadau anelastig yn torri cyfraith cadwraeth ynni? Ateb: Mae ynni'n dal i gael ei gadw; mae'n cael ei drawsnewid o un ffurf (cinetig) i ffurfiau eraill (fel gwres neu sain) yn hytrach nag aros fel ynni cinetig yn unig.
10. Cwestiwn: A yw'r rhan fwyaf o wrthdrawiadau yn y byd go iawn yn anelastig? Ateb: Ydy, mae'r rhan fwyaf o wrthdrawiadau yn y byd go iawn yn anelastig oherwydd fel arfer mae rhywfaint o drawsnewid o egni cinetig i ffurfiau eraill.
11. Cwestiwn: Mewn gwrthdrawiad anelastig, os yw dau wrthrych yn glynu at ei gilydd, beth ellir ei ddweud am eu cyflymder cyfunol? Ateb: Mae eu cyflymder cyfunol yn cael ei bennu gan gadwraeth momentwm. Bydd y ddau wrthrych yn symud gyda chyflymder cyffredin ar ôl y gwrthdrawiad.
12. Cwestiwn: Sut mae'r cyfernod adferiad yn gysylltiedig â gwrthdrawiadau anelastig? Ateb: Mae'r cyfernod adferiad, a ddynodir fel , yn mesur "bownsiad" gwrthdrawiad. Ar gyfer gwrthdrawiadau anelastig perffaith, �=0 .
13. Cwestiwn: Pam y gallai gwrthdrawiad anelastig gynhyrchu sain? Ateb: Gall y gwrthdrawiad achosi dirgryniadau yn y gwrthrychau sy'n gwrthdaro, a all gynhyrchu tonnau sain yn y cyfrwng cyfagos.
14. Cwestiwn: A all egni potensial disgyrchiant fod yn ffactor mewn gwrthdrawiadau anelastig? Ateb: Ydy, yn enwedig os yw'r gwrthdrawiad yn arwain at newid yn uchder neu safle'r gwrthrychau, gan drosi egni cinetig yn egni potensial disgyrchiant.
15. Cwestiwn: Pam nad yw peli rwber yn cael gwrthdrawiadau perffaith anelastig, er eu bod yn "bownsio"? Ateb: Mae peli rwber yn cael gwrthdrawiadau elastig neu bron yn elastig oherwydd eu bod yn tueddu i gadw llawer o'u hegni cinetig ac adlamu'n ôl. Nid ydynt yn glynu at ei gilydd, a fyddai'n nodweddiadol o wrthdrawiad perffaith anelastig.
16. Cwestiwn: A all dwy bêl glai feddal ddangos gwrthdrawiad perffaith anelastig? Ateb: Ydy, oherwydd pan fydd dwy bêl glai feddal yn gwrthdaro, maent yn tueddu i lynu at ei gilydd a pheidio â bownsio'n ôl, sy'n nodweddiadol o wrthdrawiad perffaith anelastig.
17. Cwestiwn: A yw'n bosibl i wrthdrawiad anelastig ddigwydd heb unrhyw sŵn na gwres yn cael ei gynhyrchu? Ateb: Mae'n brin, ond yn bosibl. Gellid gwasgaru'r egni mewn ffyrdd cynnil eraill neu ei storio fel egni potensial mewnol.
18. Cwestiwn: A ellir gwrthdroi gwrthdrawiadau anelastig? Ateb: Yn gyffredinol, nid yw gwrthdrawiadau anelastig yn wrthdroadwy oherwydd bod trosi egni cinetig i ffurfiau eraill yn ei gwneud hi'n anodd dychwelyd i'r cyflwr cychwynnol.
19. Cwestiwn: Sut mae gwrthiant aer yn gysylltiedig â gwrthdrawiadau anelastig? Ateb: Gall gwrthiant aer wneud gwrthdrawiadau'n fwy anelastig trwy wasgaru rhywfaint o'r egni cinetig fel gwres.
20. Cwestiwn: A oes gan wrthdrawiadau anelastig oblygiadau mewn dyluniadau diogelwch, fel parthau crychu ceir? Ateb: Ydy, mae parthau crychu mewn ceir wedi'u cynllunio i ddioddef gwrthdrawiadau anelastig, gan amsugno egni cinetig a lleihau'r grymoedd sy'n gweithredu ar deithwyr.
Mae gwrthdrawiadau anelastig yn chwarae rhan hanfodol wrth ddeall deddfau cadwraeth ffiseg ac maent yn rhan annatod o nifer o gymwysiadau ymarferol a dyluniadau diogelwch.
