Մասամբ առաձգական բախումներ
Մասնակի առաձգական բախումների դեպքում կիրառելի է իմպուլսի պահպանման օրենքը, մինչդեռ կինետիկ էներգիայի պահպանման օրենքը՝ ոչ։ Բախման պահին կինետիկ էներգիայի մի մասը վերածվում է ձայնային էներգիայի, ջերմային էներգիայի և ներքին էներգիայի։ «Առաձգական» բառի օգտագործումը ցույց է տալիս, որ բախումից հետո երկու մարմինները չեն կպչում միմյանց, այլ դիպչում են միմյանց։
Մասնակիորեն առաձգական բախման օրինակ է երկու գնդիկների կամ երկու բիլիարդի գնդակների միաչափ բախումը։
Օրինակ հարց 1։
1 կգ և 2 կգ զանգվածներով A և B մարմինները համապատասխանաբար շարժվում են հակառակ ուղղություններով՝ համապատասխանաբար 4 մ/վ և 2 մ/վ արագություններով և բախվում են մասնակի առաձգական բախմամբ։ Եթե բախումից հետո A մարմինը շարժվում է 2 մ/վ արագությամբ, որքա՞ն է B մարմնի արագությունը։
Հայտնի է.
m A = 1 կգ, m B = 2 կգ, v A = 4 մ/վ (ենթադրենք աջ կողմում), v B = -2 մ/վ (ենթադրենք ձախ կողմում), v A ' = – 2 մ/վ
Փնտրվում է : v B '
Լուծում.
մ Ա վ Ա + մ Բ վ Բ = մ Ա վ Ա ' + մ Բ վ Բ '
(1 կգ) (4 մ/վ) + (2 կգ) (-2 մ/վ) = (1 կգ) (-2 մ/վ) + (2 կգ) (v B ')
4 կգ մ/վ – 4 կգ մ/վ = -2 կգ մ/վ + (2 կգ) v B '
0 = – 2 կգ մ/վ + (2 կգ) (v B ')
-2 կգ մ/վ = – 2 կգ v B '
v B ' = 1 մ/վ
Բախումից հետո B մարմինը շարժվում է 1 մ/վ արագությամբ (ենթադրենք՝ աջ), իսկ A մարմինը՝ 2 մ/վ արագությամբ (ենթադրենք՝ ձախ):
Օրինակ հարց 2։
4 կգ և 5 կգ զանգվածով A և B մարմինները մոտենում են միմյանց հակառակ ուղղությամբ, ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված նկարում: Բախումից հետո երկու մարմիններն էլ փոխեցին ուղղությունը՝ A = 4 մվ -1 արագությամբ և B = 2 մվ -1 արագությամբ : Որքա՞ն է B մարմնի արագությունը բախումից առաջ:
Հայտնի է.
A մարմնի զանգվածը (մA) = 4 կգ
B մարմնի զանգվածը (մ² ) = 5 կգ
A մարմնի արագությունը բախումից առաջ (v A ) = 6 մ/վ
Բախումից հետո A մարմնի արագությունը (v A ') = 4 մ/վ
Բջջային մարմնի արագությունը բախումից հետո (v B ') = -2 մ/վ
Գումարած և մինուս նշանները ցույց են տալիս, որ երկու մարմիններն էլ շարժվում են հակառակ ուղղություններով։
Ցանկալի է՝ B մարմնի արագությունը բախումից առաջ (v B )
Լուծում.
մ Ա վ Ա + մ Բ վ Բ = մ Ա վ Ա ' + մ Բ վ Բ '
(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
Հանած նշանը ցույց է տալիս, որ բախումից հետո օբյեկտի ուղղությունը տարբերվում է բախումից առաջ եղած ուղղությունից։
Օրինակ հարց 3։
Նույն զանգված ունեցող երկու մարմին մոտենում են միմյանց, ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված նկարում։
Եթե v 2' -ը (2) մարմնի արագությունն է աջ 5 մվրկ –1 արագությամբ բախումից հետո, ապա որքա՞ն է մեկ v 1 ' (1) մարմնի արագությունը բախումից հետո։
Հայտնի է.
Յուրաքանչյուր մարմնի զանգվածը = մ
Մարմնի 1-ի արագությունը բախումից առաջ (v1 ) = 8 մ/վ
Մարմնի 2-րդ արագությունը բախումից առաջ (v2 ) = 10 մ/վ
Բախումից հետո օբյեկտ 2-ի արագությունը (v 2 ') = 5 մ/վ
Ցանկալի է. Օբյեկտ 1-ի արագությունը բախումից հետո (v 1 ')
Լուծում.
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
20 հայեցակարգային հարց և պատասխան մասնակի առաձգական բախումների վերաբերյալ.
1. Հարց. Ի՞նչ է մասնակի առաձգական բախումը: Պատասխան. Մասնակի առաձգական բախումը այն բախումն է, որի դեպքում կինետիկ էներգիայի մի մասը պահպանվում է, բայց ոչ ամբողջությամբ: Մարմինները ետ են թռչում միմյանցից, բայց ոչ իրենց լրիվ սկզբնական կինետիկ էներգիաներով:
2. Հարց. Ինչո՞վ է մասնակի առաձգական բախումը տարբերվում կատարյալ առաձգական բախումից: Պատասխան. Կատարյալ առաձգական բախման դեպքում պահպանվում է կինետիկ էներգիայի լրիվ արժեքը, մինչդեռ մասնակի առաձգական բախման դեպքում պահպանվում է կինետիկ էներգիայի միայն մի մասը:
3. Հարց. Ի՞նչն է պահպանվում մասնակի առաձգական բախման ժամանակ: Պատասխան. Իմպուլսը պահպանվում է բոլոր տեսակի բախումների ժամանակ, այդ թվում՝ մասնակի առաձգականների:
4. Հարց՝ Ինչպե՞ս է վերականգնման գործակիցը՝ , օգտագործվում բախման առաձգականությունը նկարագրելու համար։ Պատասխան՝ Մասնակի առաձգական բախումների դեպքում՝ 0<�<1 Որքան մոտ է 1-ին, այնքան ավելի առաձգական է բախումը։
5. Հարց. Կարո՞ղ է վերականգնման գործակիցը մեծ լինել 1-ից: Պատասխան. Ոչ: 1-ից մեծ վերականգնման գործակիցը ենթադրում է ավելի մեծ կինետիկ էներգիա բախումից հետո, քան նախկինում, ինչը խախտում է էներգիայի պահպանման օրենքը:
6. Հարց. Ինչո՞ւ մասնակիորեն առաձգական բախումների ժամանակ կինետիկ էներգիայի ամբողջությունը չի պահպանվում: Պատասխան. Կինետիկ էներգիայի մի մասը վերածվում է այլ ձևերի, ինչպիսիք են ձայնը, ջերմությունը կամ մարմինների դեֆորմացիան:
7. Հարց. Ինչպե՞ս կարելի է որոշել մասնակի առաձգական բախման ժամանակ պահպանված կինետիկ էներգիայի քանակը։ Պատասխան. Համեմատելով բախումից առաջ և հետո ընդհանուր կինետիկ էներգիան։
8. Հարց. Մասնակի առաձգական բախումները միշտ ձայն են առաջացնում: Պատասխան. Ոչ միշտ, բայց ձայն կարող է առաջանալ բախման հետևանքով առաջացած տատանումների պատճառով:
9. Հարց. Ի՞նչ է պատահում մասնակի առաձգական բախման ժամանակ չպահպանված կինետիկ էներգիային։ Պատասխան. Այն սովորաբար դեֆորմացիայի պատճառով վերածվում է էներգիայի այլ ձևերի, ինչպիսիք են ջերմությունը, ձայնը կամ պոտենցիալ էներգիան։
10. Հարց. Ինչպե՞ս է նյութի կազմը ազդում բախման առաձգականության վրա: Պատասխան. Որոշ նյութեր, ինչպես օրինակ՝ ռետինը, հակված են ավելի առաձգական բախումների, մինչդեռ մյուսները, ինչպես օրինակ՝ կավը, հակված են լինել ոչ առաձգական: Այնուամենայնիվ, իրական աշխարհում բախումների մեծ մասը մասամբ առաձգական է՝ նյութերի հատկությունների և այլ գործոնների պատճառով:
11. Հարց. Կարո՞ղ են երկու պողպատե գնդիկները ցույց տալ մասնակի առաձգական բախում: Պատասխան. Այո: Թեև պողպատե գնդիկները կարող են թվալ գրեթե կատարյալ առաձգական բախում, սովորաբար կա փոքր էներգիայի կորուստ, ինչը այն դարձնում է մասնակի առաձգական:
12. Հարց. Երկրի բախումը երկնաքարի հետ համարվում է մասնակի առաձգական: Պատասխան. Ընդհանուր առմամբ՝ այո: Հարվածը չի պահպանում ամբողջ կինետիկ էներգիան, քանի որ դրա մի մասը վերածվում է ջերմության, ձայնի և խառնարանի առաջացման:
13. Հարց. Կարո՞ղ է լինել մասնակի առաձգական բախում վակուումում: Պատասխան. Այո: Նույնիսկ առանց օդի դիմադրության, բախվող մարմինների ներքին հատկությունները կարող են հանգեցնել էներգիայի կորստի:
14. Հարց. Ինչպե՞ս են արտաքին ուժերը, ինչպիսին է շփումը, ազդում բախման առաձգականության վրա: Պատասխան. Արտաքին ուժերը կարող են ցրել ավելի շատ կինետիկ էներգիա, ինչը բախումն ավելի անառաձգական է դարձնում:
15. Հարց. Կա՞ն գործնական կիրառություններ, որտեղ մասնակի առաձգական բախումների հասկացողությունը կարևոր է: Պատասխան. Այո, սպորտում, ճարտարագիտության և ճանապարհատրանսպորտային պատահարների վերլուծության մեջ մասնակի առաձգական բախումների հասկացողությունը կարող է կարևոր լինել:
16. Հարց. Ինչո՞ւ են ավտոմեքենաների արտադրողները ուսումնասիրում մասնակիորեն առաձգական բախումները: Պատասխան. Նախագծել այնպիսի տրանսպորտային միջոցներ, որոնք կարող են արդյունավետորեն կլանել հարվածի էներգիան՝ պաշտպանելով ուղևորներին բախումների ժամանակ:
17. Հարց. Կարո՞ղ են մասնիկների փոխազդեցությունները քվանտային մակարդակում համարվել մասամբ առաձգական: Պատասխան. Այո: Մինչդեռ քվանտային մեխանիկան ներմուծում է նոր երևույթներ, մասնիկները դեռևս կարող են ենթարկվել փոխազդեցությունների, որտեղ կինետիկ էներգիան ամբողջությամբ պահպանված չէ:
18. Հարց. Ինչպե՞ս են մոլեկուլային փոխազդեցությունները կապված մասնակի առաձգական բախումների հետ: Պատասխան. Մոլեկուլները կարող են ենթարկվել մասնակի առաձգական բախումների, երբ բախվում են միմյանց, որոշակի էներգիա փոխանցելով մոլեկուլների տատանումների կամ պտույտների:
19. Հարց. Արդյո՞ք բասկետբոլի գնդակի ցատկը դաշտում ցույց է տալիս մասնակի առաձգական բախում: Պատասխան. Այո: Որոշ էներգիա կորչում է ձայնի և գնդակի աննշան դեֆորմացիայի տեսքով, ինչը բախումը դարձնում է մասնակի առաձգական:
20. Հարց. Ինչպե՞ս է ջերմաստիճանը ազդում գազերի բախումների առաձգականության վրա: Պատասխան. Ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց գազի մոլեկուլները ավելի արագ են շարժվում և կարող են ավելի էներգետիկորեն բախվել: Սակայն այդ բախումների առաձգականությունը կախված է մոլեկուլային հատկություններից և ուղղակիորեն չի համապատասխանում ջերմաստիճանին:
Մասնակիորեն առաձգական բախումների ըմբռնումը հնարավորություն է տալիս պատկերացում կազմել ինչպես առօրյա կյանքում, այնպես էլ ֆիզիկայի և ճարտարագիտության մասնագիտացված մի շարք երևույթների մասին։
