არაელასტიური შეჯახებები
კინეტიკური ენერგიის შენახვის კანონი არ გამოიყენება არაელასტიური შეჯახებების დროს. იმპულსის შენახვის კანონი გამოიყენება არაელასტიური შეჯახებების დროს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ორ შეჯახებულ სხეულზე გარე ძალა არ მოქმედებს. არაელასტიური შეჯახების დროს ორი სხეული შეჯახების შემდეგ ერთმანეთს ეკვრება ან ერთმანეთზეა მიმაგრებული.
მაგალითი კითხვა 1.
ორი სხეული ერთი და იგივე მასის, კერძოდ, 1 კგ-ისაა. პირველი სხეული ბრტყელ სიბრტყეზე მოძრაობს 10 მ/წმ სიჩქარით და ეჯახება მეორე სხეულს, რომელიც უძრავ მდგომარეობაშია. შეჯახების შემდეგ ორი სხეული ერთმანეთს ეკვრება. რა არის ორი სხეულის სიჩქარე შეჯახების შემდეგ?
ცნობილი:
მ 1 = 1 კგ, მ 2 = 1 კგ, v 1 = 10 მ/წმ, v 2 = 0
სასურველი : v'
გამოსავალი:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
(1 კგ)(10 მ/წმ) + 0 = (1 კგ + 1 კგ) v'
10 კგ მ/წმ = (2 კგ) v'
v' = 10 კგ მ/წმ : 2 კგ = 5 მ/წმ
მაგალითი კითხვა 2.
სამი ბლოკი მოძრაობს 3 ms -1 სიჩქარით და ეჯახება სხვა უძრავ ბლოკს.
შეჯახება არაელასტიურია. შეჯახების შემდეგ ბლოკის სიჩქარის თანმიმდევრობა , უდიდესიდან უმცირესამდე, არის…
გამოსავალი:
სურათი 1:
საბოლოო იმპულსი = საწყისი იმპულსი
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(4მ)(3) + (მ)(0) = (4მ + მ) v
12მ + 0 = (5მ) ვ
12მ = 5მ ვ
v = 12 მ / 5 მ = 12/5 = 2.4 მ/წმ
სურათი 2:
საბოლოო იმპულსი = საწყისი იმპულსი
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(მ)(3) + (3მ)(0) = (მ + 3მ) v
3მ + 0 = (4მ) ვ
3მ = 4მ ვ
v = 3 მ / 4 მ = 3/4 = 0.75 მ/წმ
სურათი 3:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(მ)(3) + (მ)(0) = (მ + მ) v
3მ + 0 = (2მ) ვ
3მ = 2მ ვ
v = 3 მ / 2 მ = 3/2 = 1.5 მ/წმ
მაგალითი კითხვა 3.
ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე ნაჩვენებია, რომ ორი ბურთი, რომელთა მასა m 1 = 2 კგ და m 2 = 1 კგა, მოძრაობს საპირისპირო მიმართულებით v 1 = 2 ms -1 სიჩქარით და v 2 = 4 ms -1 სიჩქარით . თუ შეჯახება არაელასტიურია, რა არის ორივე ბურთის სიჩქარე შეჯახების შემდეგ?
ცნობილი:
ბურთის მასა 1 (მ1) = 2 კგ
ბურთის მასა 2 (მ 2 ) = 1 კგ
ბურთის 1 სიჩქარე შეჯახებამდე (v1 ) = 2 მ/წმ
ბურთი 2-ის სიჩქარე შეჯახებამდე (v2 ) = -4 მ/წმ
პლუს და მინუს ნიშნები მიუთითებს, რომ ორივე ბურთი საპირისპირო მიმართულებით მოძრაობს.
სასურველი : ბურთების სიჩქარე შეჯახების შემდეგ (v')
გამოსავალი:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'
4 – 4 = (3) ვ'
0 = (3) v'
v' = 0
მაგალითი კითხვა 4.
ორი სხეული, A და B, რომელთა თითოეული მასა 1.5 კგ-ია, ერთმანეთს უახლოვდებიან v A = 4 ms -1 და v B = 5 ms -1 სიჩქარით . თუ შეჯახება არაელასტიურია, რა არის ორივე სხეულის სიჩქარე შეჯახების შემდეგ?
ცნობილი:
ობიექტის A მასა (მ² ) = 1.5 კგ
ობიექტი B-ს მასა (მ² ) = 1.5 კგ
ობიექტი A-ს სიჩქარე შეჯახებამდე (v A ) = 4 მ/წმ (პლუს ნიშანი, მარჯვნივ)
B ობიექტის სიჩქარე შეჯახებამდე (v B ) = -5 მ/წმ (მინუს ნიშანი, მარცხნივ)
სასურველი: ორივე ობიექტის სიჩქარე შეჯახების შემდეგ
გამოსავალი:
წრფივი იმპულსის შენარჩუნება:
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) ვ'
-1.5 = (3) ვ'
v' = -1.5 / 3
v' = -0.5 მ/წმ
მინუს ნიშანი მიუთითებს, რომ ორივე ობიექტი მარცხნივ მოძრაობს.
20 კონცეპტუალური კითხვა და პასუხი არაელასტიური შეჯახებების შესახებ:
1. კითხვა: რა განსაზღვრავს არაელასტიური შეჯახების ტიპს? პასუხი: არაელასტიური შეჯახების დროს კინეტიკური ენერგია არ არის შენარჩუნებული, თუმცა იმპულსი შენარჩუნებულია. საწყისი კინეტიკური ენერგიის ნაწილი გარდაიქმნება ენერგიის სხვა ფორმებად.
2. კითხვა: რით განსხვავდება იდეალურად არაელასტიური შეჯახება ნაწილობრივ არაელასტიური შეჯახებისგან? პასუხი: იდეალურად არაელასტიური შეჯახების დროს, შეჯახების შემდეგ სხეულები ერთმანეთს ეკვრიან. ნაწილობრივ არაელასტიური შეჯახების დროსაც, სხეულები ერთმანეთს შორდებიან, მაგრამ კინეტიკური ენერგია მაინც იკარგება.
3. კითხვა: რა რჩება შენარჩუნებული ყველა ტიპის შეჯახების დროს, მათ შორის არაელასტიური შეჯახების დროს? პასუხი: იმპულსი ყოველთვის შენარჩუნებულია ყველა შეჯახების დროს, მათი ელასტიურობის მიუხედავად.
4. კითხვა: რატომ არ არის კინეტიკური ენერგია შენარჩუნებული არაელასტიური შეჯახებების დროს? პასუხი: კინეტიკური ენერგიის ნაწილი გარდაიქმნება ენერგიის სხვა ფორმებად, როგორიცაა პოტენციური ენერგია, სითბო ან ხმა.
5. კითხვა: როგორ შეიძლება არაელასტიური შეჯახების იდენტიფიცირება მხოლოდ შეჯახებამდე და შეჯახების შემდეგ სიჩქარეების დაკვირვებით? პასუხი: შეჯახებამდე მთლიანი კინეტიკური ენერგია მეტი იქნება შეჯახების შემდეგ მთლიან კინეტიკურ ენერგიაზე.
6. კითხვა: შეიძლება თუ არა არაელასტიური შეჯახებები მხოლოდ ერთ განზომილებაში მოხდეს? პასუხი: არა, არაელასტიური შეჯახებები შეიძლება მოხდეს ერთ, ორ ან სამ განზომილებაში. პრინციპები იგივე რჩება, მხოლოდ ვექტორული გამოთვლები უფრო რთული ხდება.
7. კითხვა: ნაწილაკების ფიზიკის კონტექსტში, რა არის არაელასტიური შეჯახებების საერთო შედეგი? პასუხი: ნაწილაკების ფიზიკაში არაელასტიური შეჯახებები ხშირად იწვევს შეჯახებული ნაწილაკების სხვადასხვა ნაწილაკებად გარდაქმნას.
8. კითხვა: როგორ შეიძლება არაელასტიური შეჯახების დროს დაკარგული ენერგიის რაოდენობის განსაზღვრა? პასუხი: საწყის და საბოლოო კინეტიკურ ენერგიას შორის სხვაობის გამოთვლით.
9. კითხვა: რატომ არ არღვევს არაელასტიური შეჯახებები ენერგიის შენახვის კანონს? პასუხი: ენერგია მაინც შენარჩუნებულია; ის უბრალოდ გარდაიქმნება ერთი ფორმიდან (კინეტიკური) მეორეში (მაგალითად, სითბო ან ხმა) და არ რჩება მხოლოდ კინეტიკურ ენერგიად.
10. კითხვა: რეალურ სამყაროში შეჯახებების უმეტესობა არაელასტიურია? პასუხი: დიახ, რეალურ სამყაროში შეჯახებების უმეტესობა არაელასტიურია, რადგან, როგორც წესი, კინეტიკური ენერგიის სხვა ფორმებად გარდაქმნა ხდება.
11. კითხვა: არაელასტიური შეჯახების დროს, თუ ორი სხეული ერთმანეთს მიეკრობა, რა შეიძლება ითქვას მათ კომბინირებულ სიჩქარეზე? პასუხი: მათი კომბინირებულ სიჩქარეს იმპულსის შენარჩუნების კანონი განსაზღვრავს. შეჯახების შემდეგ ორი სხეული საერთო სიჩქარით იმოძრავებს.
12. კითხვა: როგორ უკავშირდება რესტიტუციის კოეფიციენტი არაელასტიური შეჯახებების დროს? პასუხი: რესტიტუციის კოეფიციენტი, რომელიც აღინიშნება როგორც , ზომავს შეჯახების „გადახტომის უნარს“. სრულიად არაელასტიური შეჯახებების შემთხვევაში, �=0 .
13. კითხვა: რატომ შეიძლება არაელასტიური შეჯახება ხმის წარმოქმნას? პასუხი: შეჯახებამ შეიძლება გამოიწვიოს ვიბრაციები შეჯახებულ ობიექტებში, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ბგერითი ტალღები მიმდებარე გარემოში.
14. კითხვა: შეიძლება თუ არა გრავიტაციული პოტენციური ენერგია იყოს არაელასტიური შეჯახების ფაქტორი? პასუხი: დიახ, განსაკუთრებით თუ შეჯახება იწვევს ობიექტების სიმაღლის ან პოზიციის ცვლილებას, რაც კინეტიკური ენერგიის გრავიტაციულ პოტენციურ ენერგიად გარდაქმნას იწვევს.
15. კითხვა: რატომ არ განიცდიან რეზინის ბურთები იდეალურად არაელასტიური შეჯახების დროს, მიუხედავად იმისა, რომ ისინი „ხტუნაობენ“? პასუხი: რეზინის ბურთები განიცდიან ელასტიურ ან თითქმის ელასტიურ შეჯახებას, რადგან ისინი, როგორც წესი, ინარჩუნებენ კინეტიკური ენერგიის დიდ ნაწილს და უკან ახტებიან. ისინი არ ეკრობიან ერთმანეთს, რაც დამახასიათებელი იქნებოდა იდეალურად არაელასტიური შეჯახებისთვის.
16. კითხვა: შეუძლია თუ არა ორ რბილ თიხის ბურთულას სრულიად არაელასტიური შეჯახების დემონსტრირება? პასუხი: დიახ, რადგან როდესაც ორი რბილი თიხის ბურთულა ეჯახება ერთმანეთს, ისინი მიდრეკილნი არიან ერთმანეთთან მიეკრონ და უკან არ აბრუნდნენ, რაც სრულიად არაელასტიური შეჯახებისთვისაა დამახასიათებელი.
17. კითხვა: შესაძლებელია თუ არა არაელასტიური შეჯახება ხმის ან სითბოს გენერაციის გარეშე მოხდეს? პასუხი: ეს იშვიათია, მაგრამ შესაძლებელია. ენერგია შეიძლება გაიფანტოს სხვა დახვეწილი გზებით ან შეინახოს შინაგანი პოტენციური ენერგიის სახით.
18. კითხვა: შეიძლება თუ არა არაელასტიური შეჯახებების შექცევადი იყოს? პასუხი: ზოგადად, არაელასტიური შეჯახებები შეუქცევადია, რადგან კინეტიკური ენერგიის სხვა ფორმებად გარდაქმნა ართულებს საწყის მდგომარეობაში დაბრუნებას.
19. კითხვა: როგორ უკავშირდება ჰაერის წინააღმდეგობა არაელასტიური შეჯახებების დროს? პასუხი: ჰაერის წინააღმდეგობამ შეიძლება შეჯახებები უფრო არაელასტიური გახადოს კინეტიკური ენერგიის ნაწილის სითბოს სახით გაფანტვით.
20. კითხვა: აქვს თუ არა არაელასტიური შეჯახებები გავლენას უსაფრთხოების დიზაინზე, მაგალითად, ავტომობილის დაშლის ზონებზე? პასუხი: დიახ, ავტომობილებში დაშლის ზონები შექმნილია არაელასტიური შეჯახებების გასატარებლად, კინეტიკური ენერგიის შთანთქმისა და მგზავრებზე მოქმედი ძალების შემცირების მიზნით.
არაელასტიური შეჯახებები სასიცოცხლო როლს თამაშობენ ფიზიკის შენახვის კანონების გაგებაში და განუყოფელია მრავალი პრაქტიკული გამოყენებისა და უსაფრთხოების დიზაინის დროს.
