Fisica

Collisioni anelastiche

La legge di conservazione dell'energia cinetica non è applicabile nelle collisioni anelastiche. La legge di conservazione della quantità di moto è applicabile nelle collisioni anelastiche solo se non agisce alcuna forza esterna sui due oggetti che si scontrano. In una collisione anelastica, i due oggetti rimangono uniti o attaccati l'uno all'altro dopo la collisione.

Esempio di domanda 1.

Due oggetti hanno la stessa massa, ovvero 1 kg. L'oggetto 1 si muove su un piano orizzontale a una velocità di 10 m/s e urta contro l'oggetto 2, che è fermo. Dopo l'urto, i due oggetti rimangono uniti. Qual è la velocità dei due oggetti dopo l'urto?

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Collisioni parzialmente elastiche

Nelle collisioni parzialmente elastiche, si applica la legge di conservazione della quantità di moto, mentre non si applica la legge di conservazione dell'energia cinetica. Al momento della collisione, parte dell'energia cinetica si converte in energia sonora, energia termica ed energia interna. L'uso del termine "elastico" indica che, dopo la collisione, i due oggetti non rimangono attaccati ma rimbalzano.

Un esempio di collisione parzialmente elastica è la collisione unidimensionale di due biglie o due palle da biliardo.

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Conservazione della quantità di moto lineare

La legge di conservazione della quantità di moto lineare afferma che, in assenza di forze esterne che agiscono su due oggetti in collisione, la quantità di moto degli oggetti prima della collisione è uguale alla quantità di moto degli oggetti dopo la collisione.

p ₁ + p ₂ = p ₁ ' + p ₂ ' ………………….. Equazione 1.4

m1v1 + _m2v2 = _{m1v1 '} + m2v2 _'​​_​​_​​_​​

Se dopo la collisione entrambi gli oggetti restano uniti,

m1v1 + _m2v2 = ( _{m1 +} m2 ₎ v _'​​

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Collisioni perfettamente elastiche

Una collisione tra due oggetti è detta collisione perfettamente elastica se la quantità di moto o l'energia cinetica di ciascun oggetto prima della collisione è uguale alla quantità di moto e all'energia cinetica di ciascun oggetto dopo la collisione. In altre parole, la legge di conservazione della quantità di moto e la legge di conservazione dell'energia cinetica sono applicabili nelle collisioni perfettamente elastiche. L'uso del termine "elastico" indica che, dopo la collisione, i due oggetti non si attaccano l'uno all'altro, ma rimbalzano. La quantità di moto di ciascun oggetto si conserva.

La quantità di moto di ciascun oggetto si conserva.

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principio di energia meccanica del lavoro

Il teorema lavoro-energia cinetica afferma che il lavoro netto, ovvero il lavoro compiuto dalla forza risultante, è uguale alla variazione di energia cinetica.

W _net = TO _t – TO _o = 1⁄2 m(v _t ² – v _o ² )

W _netto = Esistono due tipi di forze, vale a dire la forza conservativa e la forza non conservativa. Pertanto, il lavoro netto può essere considerato come composto dal lavoro svolto da una forza conservativa e dal lavoro svolto da una forza non conservativa.

W _c + W _nc = ΔKE

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Lavoro svolto dalle forze conservatrici Energia potenziale

Osserviamo un oggetto che si muove verticalmente verso l'alto e poi ritorna alla sua posizione iniziale dopo aver raggiunto un'altezza massima. Quando l'oggetto si muove verticalmente verso l'alto, il peso compie un lavoro negativo su di esso. Quando l'oggetto si muove verso l'alto, la sua altezza aumenta. Pertanto, anche l'energia potenziale gravitazionale dell'oggetto aumenta. Si può concludere che il lavoro negativo compiuto dal peso è uguale all'aumento dell'energia potenziale gravitazionale (EP) dell'oggetto.

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Forza conservatrice e forza non conservatrice

1. Forza conservatrice

1.1 Peso (w)

Osserviamo un oggetto che si muove verticalmente verso l'alto fino a raggiungere un'altezza massima, per poi scendere verso la posizione iniziale. Durante il movimento verticale verso l'alto di h, il peso agisce in direzione opposta allo spostamento. Pertanto, il peso compie un lavoro negativo sull'oggetto. 

W = wh (cos 180 ^o ) = – wh = – mgh

Dopo aver raggiunto un'altezza massima, l'oggetto si muove verso il basso, tornando alla posizione iniziale, di una distanza h. Durante il movimento verso il basso, il peso agisce nella stessa direzione dello spostamento. Poiché agisce nella stessa direzione dello spostamento, il peso compie un lavoro positivo.

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Principio lavoro-energia cinetica

Se una forza netta agisce su un oggetto, quest'ultimo subisce un'accelerazione (ovvero uno spostamento). Quando un oggetto subisce un'accelerazione, la sua velocità cambia. In altre parole, il lavoro compiuto dalla forza netta è correlato alla velocità iniziale e finale dell'oggetto.

Il lavoro compiuto su un oggetto da una forza netta costante è:

W _net = ΣF s

La seconda legge di Newton afferma che se su un oggetto agisce una forza netta, l'oggetto subisce un'accelerazione.

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Lavoro svolto con la forza

1.1 Definizione di lavoro

Se spingi un libro sulla superficie di un tavolo fino a farlo spostare, si dice che hai compiuto lavoro sul libro. Se un oggetto cade a terra a causa della forza di gravità, si dice che la forza di gravità ha compiuto lavoro sull'oggetto. Al contrario, se spingi un oggetto con tutte le tue forze fino a sudare copiosamente, ma l'oggetto non si muove affatto, si dice che non hai compiuto lavoro sull'oggetto. Nella vita di tutti i giorni, si potrebbe dire che hai fatto un duro lavoro spingendo un oggetto, ma in fisica non si compie lavoro sull'oggetto perché non c'è stato alcuno spostamento dell'oggetto.

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