Բախումներ՝ խնդիրներ և լուծումներ
1. A մարմինը (3 կգ) շարժվում է 8 մ/վ արագությամբ, իսկ B մարմինը (5 կգ)՝ 4 մ/վ արագությամբ։ Եթե A և B մարմինների բախումը լիովին առաձգական է, ապա որքա՞ն է A և B մարմինների արագությունը բախումից հետո։
Հայտնի է.
A մարմնի զանգվածը (մ 1 ) = 3 կգ
B առարկայի զանգվածը (մ² ) = 5 կգ
A մարմնի արագությունը (v1 ) = 8 մվրկ –1
B օբյեկտի արագությունը (v2 ) = 4 մվրկ –1
Փնտրվում են ՝ v1 և v2
Լուծում.
Եթե երկու մարմիններն էլ ունեն տարբեր զանգվածներ, և բախումից հետո երկու մարմինների արագությունը դեռևս հայտնի չէ, ապա բախումից հետո արագությունը հաշվարկվում է հետևյալ հավասարման միջոցով.
Երկու մարմինների ուղղությունը նույնն է, ուստի երկու մարմինների արագությունն էլ նույն նշանն ունի։ Եթե երկու մարմիններն էլ շարժվում են հակառակ ուղղություններով, ապա մեկ արագությունն ունի դրական նշան, իսկ մյուսը՝ բացասական։
Բախումից հետո A մարմնի արագությունը (v A )՝
Բախումից հետո B մարմնի արագությունը (vB ) ՝
Բախումից հետո A մարմնի արագությունը (v 1 ') 3 մ/վ է, իսկ բախումից հետո B մարմնի արագությունը (v 2 ')՝ 7 մ/վ։
2. Գնդակն ունի P իմպուլս, բախվում է պատին և անդրադարձվում։ Բախումը լիովին առաձգական է, և դրա ուղղությունը ուղղահայաց է պատին։ Որքա՞ն է գնդակի իմպուլսի փոփոխությունը ։
Հայտնի է.
Գնդակի զանգվածը = մ
Գնդակի արագությունը բախումից առաջ = v
Բախումից հետո գնդակի արագությունը = -v (գունդը անդրադարձվում է ձախ)
Գնդակի իմպուլսը բախումից առաջ (p₂o ) = mv
Գնդակի իմպուլսը բախումից հետո (p t ) = m (-v) = – mv
Ցանկալի է՝ գնդակի իմպուլսի փոփոխությունը
Լուծում.
Շարժման փոփոխությունը.
Δp = p t – p o
Δp = – մվ – մվ
Δp = – 2 մվ
Δp = -2p
Հանած նշանը ցույց է տալիս գնդակի ուղղությունը։
3. Երկու մարմիններ՝ A-ն և B-ն, ունեն նույն զանգվածը, շարժվում են հակառակ ուղղությամբ և բախվում միմյանց։ A-ն շարժվում է դեպի արևելք V արագությամբ, իսկ B-ն՝ դեպի արևմուտք՝ 2V արագությամբ։ Եթե բախումը լիովին առաձգական է, ապա որքա՞ն է երկու մարմինների արագությունը բախումից հետո։
Հայտնի է.
Երկու մարմիններն էլ ունեն նույն զանգվածը։
A-ն շարժվում է դեպի արևելք V արագությամբ
B-ն շարժվում է դեպի արևմուտք 2V արագությամբ
Ցանկալի է՝ երկու մարմինների արագությունը բախումից հետո
Լուծում.
Եթե երկու մարմիններն էլ ունեն նույն զանգվածը, և բախումը լիովին առաձգական է, ապա բախումից հետո երկու մարմիններն էլ փոխում են իրենց արագությունը։
Բախումից հետո A-ն շարժվում է դեպի արևմուտք 2V արագությամբ, իսկ B-ն՝ դեպի արևելք V արագությամբ։
4. Նույն զանգված ունեցող երկու մարմիններ շարժվում են ուղիղ գծով հակառակ ուղղություններով, ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված նկարում: Եթե բախումից հետո մարմին 2-ի արագությունը (v 2 ') 5 մ/վրկ է դեպի աջ, ապա որքա՞ն է բախումից հետո մարմին 1-ի արագության մեծությունը:
Հայտնի է.
Յուրաքանչյուր մարմնի զանգվածը = մ
Մարմնի 1-ի արագությունը բախումից առաջ (v1 ) = 8 մ/վ
Մարմնի 2-ի արագությունը բախումից հետո (v2 ) = 10 մ/վ
Բախումից հետո օբյեկտ 2-ի արագությունը (v 2 ') = 5 մ/վ
Ցանկալի է. 1-ին օբյեկտի արագությունը բախումից հետո (v1 ' )
Լուծում.
Բախումը մասամբ առաձգական է։
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 մ/վ
Անառաձգական բախում
5. 100 մվրկ -1 արագությամբ արձակված 10 գրամանոց փամփուշտը բախվում է անշարժ վիճակում գտնվող փայտե բլոկի հետ։ Բլոկի զանգվածը 490 գրամ է։ Բախումը ոչ առաձգական է։ Որքա՞ն է բլոկի և փամփուշտի արագությունը բախումից հետո։
Հայտնի է.
գնդակի զանգվածը (մ³ ) = 10 գրամ
Գնդակի արագությունը (v1 ) = 100 մ/վ
Բլոկի զանգվածը (մ² ) = 490 գրամ
Բլոկի արագությունը (v² ) = 0 մ/վ (բլոկը հանգստի վիճակում)
Ցանկալի է՝ բլոկի և փամփուշտի արագությունը բախումից հետո
Լուծում.
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
(10) (100) + (490) (0) = (10 + 490) v'
1000 + 0 = 500 v'
1000 = 500 վ'
v' = 1000/500
v' = 2 մ/վ
6. 10 մ/վ արագությամբ շարժվող բեռնատարը բախվում է 20 մ/վ արագությամբ շարժվող մեքենայի հետ։ Բախումից հետո և՛ բեռնատարը, և՛ մեքենան շարժվում են միասին նույն արագությամբ։ Բեռնատարի զանգվածը 1400 կգ է, իսկ մեքենայի զանգվածը՝ 600 կգ։ Որքա՞ն է բեռնատարի և մեքենայի արագությունը բախումից հետո։
Հայտնի է.
բեռնատարի արագությունը (v1 ) = 10 մ/վ
մեքենայի արագությունը (v2 ) = 20 մ/վ
բեռնատարի զանգվածը (մ³ ) = 1400 կգ
մեքենայի զանգվածը (մ² ) = 600 կգ
Պահանջվում է. Բեռնատարի և մեքենայի արագությունը բախումից հետո
Լուծում.
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(1400)(10) + (600)(20) = (1400 + 600) v
14000 + 12000 = 2000 վ
26000 = 2000 վոլտ
v = 13 մ/վ
7. 20 գրամանոց փամփուշտը հորիզոնական ուղղությամբ շարժվում է 10 մ/վ արագությամբ, բախվում է հատակին դրված 60 գրամանոց բլոկին։ Բախումից հետո գնդակն ու բլոկը շարժվում են միասին նույն արագությամբ և նույն ուղղությամբ։ Որքա՞ն է և՛ գնդակի, և՛ բլոկի արագությունը։
Հայտնի է.
Փամփուշտի զանգվածը (մ₂ P ) = 20 գրամ = 0.02 կգ
Բլոկի զանգվածը (մ², Բ ) = 60 գրամ = 0.06 կգ
Գնդակի սկզբնական արագությունը (v₂P ) = 10 մ/վ
Բլոկների սկզբնական արագությունը (v B ) = 0
Պահանջվում է. գնդակի և բլոկի արագությունը բախումից հետո (v')
Լուծում.
Բախումը անառաձգական է։
մ P v P + մ B v B = (մ P + մ B ) v'
(0.02) (10) + (0.06) (0) = (0.02 + 0.06) v'
0.2 + 0 = 0.08 v'
0.2 = 0.08 վ'
v' = 0.2/0.08
v' = 2.5 մ/վ
8. Երկու մարմին՝ A-ն և B-ն, ունեն նույն զանգվածը՝ 1.5 կգ, մոտենում են միմյանց և բախվում։ A մարմնի արագությունը (v A ) = 4 մ/վ, իսկ B մարմնի արագությունը (v B ) = 5 մ/վ։ Եթե բախումը առաձգական չէ, ապա որքա՞ն է երկու մարմինների արագությունը բախումից հետո։
Հայտնի է.
A մարմնի զանգվածը (մ² ) = 1.5 կգ
B մարմնի զանգվածը (մ² ) = 1.5 կգ
A մարմնի արագությունը բախումից առաջ (v A ) = 4 մ/վ (դրական աջ ուղղությամբ)
Բ օբյեկտի արագությունը բախումից առաջ (v B ) = -5 մ/վ (բացասական ձախ կողմում)
Ցանկալի է. Երկու մարմինների արագությունը բախումից հետո
Լուծում.
մ Ա վ Ա + մ Բ վ Բ = (մ Ա + մ Բ ) վ'
(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 մ/վ
Հանած նշանը ցույց է տալիս, որ բախումից հետո երկու մարմիններն էլ շարժվում են ձախ՝ B մարմնի նույն ուղղությամբ։
- Ի՞նչ է բախումը ֆիզիկայի համատեքստում։ ՊատասխանՖիզիկայում բախումը վերաբերում է մի իրադարձության, երբ երկու կամ ավելի մարմիններ սերտ շփման մեջ են մտնում միմյանց հետ, սովորաբար ուժ գործադրելով միմյանց վրա, ինչը հանգեցնում է էներգիայի և իմպուլսի փոխանակմանը։
- Ինչո՞վ են տարբերվում առաձգական և ոչ առաձգական բախումները։ ՊատասխանԱռաձգական բախման ժամանակ և՛ իմպուլսը, և՛ կինետիկ էներգիան պահպանվում են։ Անառաձգական բախման ժամանակ իմպուլսը պահպանվում է, բայց կինետիկ էներգիան՝ ոչ։ Կատարյալ անառաձգական բախումները ենթաբազմություն են, որտեղ բախվող մարմինները բախումից հետո կպչում են միմյանց։
- Ինչո՞ւ է իմպուլսը միշտ պահպանվում բախումների ժամանակ։ ՊատասխանԲախումների ժամանակ իմպուլսը պահպանվում է իմպուլսի պահպանման սկզբունքի շնորհիվ, որը նշում է, որ փակ համակարգի ընդհանուր իմպուլսը մնում է անփոփոխ, եթե դրա վրա արտաքին ուժեր չեն ազդում։
- Արդյո՞ք կինետիկ էներգիան միշտ պահպանվում է բախումների ժամանակ։ ՊատասխանՈչ, կինետիկ էներգիան պահպանվում է միայն առաձգական բախումների ժամանակ։ Անառաձգական բախումների ժամանակ կինետիկ էներգիայի մի մասը վերածվում է էներգիայի այլ ձևերի, ինչպիսիք են պոտենցիալ էներգիան, ձայնը կամ ջերմությունը։
- Ինչո՞ւ կարող են երկու մեքենաներ միմյանց կպչել բախումից հետո։ ՊատասխանԵթե երկու մեքենա բախումից հետո մնում են միմյանց հետ, դա կատարյալ ոչ առաձգական բախման օրինակ է։ Մեքենաները միասին են մնում մեխանիկական փոխկապակցվածության, դեֆորմացիայի կամ այլ ուժերի պատճառով, որոնք հաղթահարում են միմյանցից հետ թռչելու նրանց ունակությանը։
- Կարո՞ղ է բախման ենթարկվող մարմինը կինետիկ էներգիայի փոփոխություն զգալ, նույնիսկ եթե նրա արագությունը մնում է անփոփոխ։ ՊատասխանԱյո, եթե մարմինը բախման ժամանակ փոխում է իր ուղղությունը, բայց ոչ արագությունը, ապա նրա արագությունը (վեկտորական մեծություն) փոխվում է, բայց արագությունը (սկալյար մեծություն) մնում է նույնը։ Չնայած նրա կինետիկ էներգիայի մեծությունը (կախված արագությունից) կարող է չփոխվել, մարմնի էներգիայի բաշխումը փոխվել է։
- Ինչո՞ւ են բիլիարդի գնդակները միմյանցից ցատկում բախվելիս։ ՊատասխանԲիլիարդի գնդակները ենթարկվում են գրեթե առաձգական բախումների։ Երբ մեկ գնդակը հարվածում է մյուսին, կինետիկ էներգիան և իմպուլսը փոխանցվում են, ինչի հետևանքով գնդակները ցատկում են իրարից։ Բիլիարդի գնդակների դիզայնը և նյութը դրանք դարձնում են արդյունավետ այդ փոխազդեցությունների ժամանակ կինետիկ էներգիան պահպանելու համար։
- Եթե տարբեր զանգված ունեցող երկու մարմիններ բախվեն և կպչեն միմյանց, արդյո՞ք նրանց համակցված արագությունը կլինի նրանց սկզբնական արագությունների միջինը։ ՊատասխանՊարտադիր չէ։ Համակցված արագությունը կախված կլինի իմպուլսի պահպանման օրենքից։ Եթե մեկ մարմինը շատ ավելի զանգվածեղ է, քան մյուսը, համակցված արագությունն ավելի մոտ կլինի ավելի զանգվածեղ մարմնի սկզբնական արագությանը։
- Իրական աշխարհում գոյություն ունե՞ն արդյոք իսկապես «առաձգական» բախումներ։ ՊատասխանԳործնականում ոչ մի բախում կատարյալ առաձգական չէ։ Մինչդեռ որոշ բախումներ, ինչպիսիք են բիլիարդի գնդակների միջև տեղի ունեցողները, մոտենում են իրար, միշտ որոշակի էներգիա է կորչում այլ ձևերի, ինչպիսիք են ձայնը կամ ջերմությունը։
-
Ինչպե՞ս է օդային բարձիկը նվազեցնում ավտովթարի ժամանակ բախման ազդեցությունը։ Պատասխան ՝ Օդային բարձիկները մեծացնում են բախման ժամանակ մարդու իմպուլսի փոփոխության ժամանակը։ Այդպիսով, մարդու կողմից զգացվող ուժը (որը հակադարձ համեմատական է իմպուլսի փոփոխության ժամանակին) նվազում է, նվազագույնի հասցնելով հնարավոր վնասվածքները։
