Ийкемсиз кагылышуулар
Кинетикалык энергиянын сакталуу мыйзамы серпилгич эмес кагылышууларда колдонулбайт. Импульстун сакталуу мыйзамы серпилгич эмес кагылышууларда кагылышкан эки нерсеге эч кандай тышкы күч таасир этпеген учурда гана колдонулат. Серпилгич эмес кагылышууларда эки нерсе кагылышуудан кийин бири-бирине жабышып калат же бири-бирине жабышып калат.
1-мисал суроо.
Эки нерсенин массасы бирдей, тактап айтканда, 1 кг. 1-нерсе жалпак тегиздикте 10 м/с ылдамдыкта кыймылдап, тынч турган экинчи нерсе менен кагылышат. Кагылышуудан кийин эки нерсе бири-бирине жабышып калышат. Кагылышуудан кийинки эки нерсенин ылдамдыгы канча?
Белгилүү:
м 1 = 1 кг, м 2 = 1 кг, v 1 = 10 м/с, v 2 = 0
Издөөдө : v'
Чечим:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
(1 кг)(10 м/с) + 0 = (1 кг + 1 кг) v'
10 кг м/с = (2 кг) v'
v' = 10 кг м/с : 2 кг = 5 м/с
2-мисал суроо.
Үч блок 3 мс -1 ылдамдыкта кыймылдап , тынч турган башка блок менен кагылышат.
Кагылышуу серпилгич эмес. Кагылышуудан кийинки блоктун ылдамдыгынын эң чоңунан эң кичинесине чейинки тартиби ...
Чечим:
Figure 1:
Акыркы импульс = баштапкы импульс
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(4м)(3) + (м)(0) = (4м + м) v
12м + 0 = (5м) v
12 м = 5 м v
v = 12 м / 5 м = 12/5 = 2.4 м/с
Figure 2:
Акыркы импульс = Баштапкы импульс
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(м)(3) + (3м)(0) = (м + 3м) v
3м + 0 = (4м) v
3 м = 4 м v
v = 3 м / 4 м = 3/4 = 0.75 м/с
Figure 3:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(м)(3) + (м)(0) = (м + м) v
3м + 0 = (2м) v
3 м = 2 м v
v = 3 м / 2 м = 3/2 = 1.5 м/с
3-мисал суроо.
Төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөндөй, массалары m 1 = 2 кг жана m 2 = 1 кг болгон эки шар v 1 = 2 мс -1 жана v 2 = 4 мс -1 ылдамдыктары менен карама-каршы багытта кыймылдап жатышат . Эгерде кагылышуу серпилгичсиз болсо, кагылышуудан кийинки эки шардын тең ылдамдыгы кандай?
Белгилүү:
Шардын массасы 1 (м1) = 2 кг
Шардын массасы 2 (м2 ) = 1 кг
1-шардын кагылышууга чейинки ылдамдыгы (v1 ) = 2 м/с
2-шардын кагылышууга чейинки ылдамдыгы (v2 ) = -4 м/с
Плюс жана минус белгилери эки шардын тең карама-каршы багытта кыймылдаарын көрсөтөт.
Изделген нерсе : Кагылышуудан кийинки шарлардын ылдамдыгы (v')
Чечим:
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
4-мисал суроо.
Ар бир нерсенин массасы 1.5 кг болгон эки нерсе, А жана В, бири-бирине v A = 4 мс -1 жана v B = 5 мс -1 ылдамдыктар менен жакындап келишет . Эгерде кагылышуу серпилгичсиз болсо, кагылышуудан кийинки эки нерсенин тең ылдамдыгы кандай болот?
Белгилүү:
А объектисинин массасы (м А ) = 1.5 кг
B объектисинин массасы (м B ) = 1.5 кг
А объектисинин кагылышууга чейинки ылдамдыгы (v A ) = 4 м/с (кошуу белгиси, оңго карай)
В объектисинин кагылышууга чейинки ылдамдыгы (vB ) = -5 м/с (минус белгиси, солго карай)
Изделген нерсе: Кагылышуудан кийинки эки нерсенин тең ылдамдыгы
Чечим:
Сызыктуу импульстун сакталышы:
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 м/с
Минус белгиси эки объекттин тең солго жылганын билдирет.
Серпилгич эмес кагылышуулар жөнүндө 20 концептуалдык суроо жана жооптор:
1. Суроо: Серпилгич эмес кагылышууну эмне аныктайт? Жооп: Серпилгич эмес кагылышууда кинетикалык энергия сакталбайт, бирок импульс сакталат. Баштапкы кинетикалык энергиянын бир бөлүгү энергиянын башка түрлөрүнө айланат.
2. Суроо: Толук серпилгичсиз кагылышуу жарым-жартылай серпилгичсиз кагылышуудан эмнеси менен айырмаланат? Жооп: Толук серпилгичсиз кагылышууда, кагылышуудан кийин объекттер бири-бирине жабышып калышат. Жарым-жартылай серпилгичсиз кагылышууда объекттер ажырашат, бирок кинетикалык энергия жоголот.
3. Суроо: Бардык кагылышууларда, анын ичинде серпилгич эмес кагылышууларда эмне сакталат? Жооп: Импульс бардык кагылышууларда, алардын серпилгичтигине карабастан, дайыма сакталат.
4. Суроо: Эмне үчүн кинетикалык энергия серпилгич эмес кагылышууларда сакталбайт? Жооп: Кинетикалык энергиянын бир бөлүгү потенциалдык энергия, жылуулук же үн сыяктуу башка энергия түрлөрүнө айланат.
5. Суроо: Кагылышууга чейинки жана андан кийинки ылдамдыктарды байкоо менен эле ийкемсиз кагылышууну кантип аныктоого болот? Жооп: Кагылышууга чейинки жалпы кинетикалык энергия кагылышуудан кийинки жалпы кинетикалык энергиядан чоң болот.
6. Суроо: Серпилгич эмес кагылышуулар бир гана өлчөмдө болушу мүмкүнбү? Жооп: Жок, серпилгич эмес кагылышуулар бир, эки же үч өлчөмдө болушу мүмкүн. Принциптер ошол бойдон калат, болгону вектордук эсептөөлөр татаалдашат.
7. Суроо: Бөлүкчөлөр физикасынын контекстинде, серпилгич эмес кагылышуулардын жалпы натыйжасы кандай? Жооп: Бөлүкчөлөр физикасында серпилгич эмес кагылышуулар көп учурда кагылышкан бөлүкчөлөрдүн башка бөлүкчөлөргө айлануусуна алып келет.
8. Суроо: Серпилгич эмес кагылышууда жоголгон энергиянын көлөмүн кантип аныктоого болот? Жооп: Жалпы баштапкы кинетикалык энергия менен жалпы акыркы кинетикалык энергиянын айырмасын эсептөө менен.
9. Суроо: Эмне үчүн серпилгич эмес кагылышуулар энергиянын сакталуу мыйзамын бузбайт? Жооп: Энергия дагы эле сакталат; ал жөн гана кинетикалык энергия катары калбай, бир формадан (кинетикалык) башка формага (мисалы, жылуулук же үн) айланат.
10. Суроо: Реалдуу дүйнөдөгү кагылышуулардын көпчүлүгү серпилгич эмеспи? Жооп: Ооба, реалдуу дүйнөдөгү кагылышуулардын көпчүлүгү серпилгич эмес, анткени кинетикалык энергиянын башка формаларга айланышы адатта болот.
11. Суроо: Серпилгич эмес кагылышуу учурунда, эгерде эки нерсе бири-бирине жабышып калса, алардын жалпы ылдамдыгы жөнүндө эмне айтууга болот? Жооп: Алардын жалпы ылдамдыгы импульстун сакталуу закону менен аныкталат. Кагылышуудан кийин эки нерсе жалпы ылдамдык менен кыймылдайт.
12. Суроо: Калыбына келтирүү коэффициенти серпилгич эмес кагылышуулар менен кандай байланышта? Жооп: деп белгиленген калыбына келтирүү коэффициенти кагылышуунун "секирүүсүн" өлчөйт. Толук серпилгич эмес кагылышуулар үчүн �=0 .
13. Суроо: Эмне үчүн серпилгич эмес кагылышуу үн чыгарышы мүмкүн? Жооп: Кагылышуу кагылышып жаткан объектилерде термелүүлөрдү пайда кылышы мүмкүн, ал айланадагы чөйрөдө үн толкундарын пайда кылышы мүмкүн.
14. Суроо: Гравитациялык потенциал энергиясы серпилгич эмес кагылышууларда фактор болушу мүмкүнбү? Жооп: Ооба, айрыкча, кагылышуу объектилердин бийиктигинин же абалынын өзгөрүшүнө алып келсе, кинетикалык энергия гравитациялык потенциал энергиясына айланат.
15. Суроо: Эмне үчүн резина шарлар "секирүүчү" болгонуна карабастан, кемчиликсиз ийкемсиз кагылышууга дуушар болбойт? Жооп: Резина шарлар ийкемдүү же дээрлик ийкемдүү кагылышууга дуушар болушат, анткени алар кинетикалык энергиясынын көп бөлүгүн сактап, кайра секирип кетишет. Алар бири-бирине жабышпайт, бул кемчиликсиз ийкемсиз кагылышууга мүнөздүү.
16. Суроо: Эки жумшак чопо шар кемчиликсиз ийкемсиз кагылышууну көрсөтө алабы? Жооп: Ооба, анткени эки жумшак чопо шар кагылышканда, алар бири-бирине жабышып, кайра секирип кетпейт, бул кемчиликсиз ийкемсиз кагылышууга мүнөздүү.
17. Суроо: Үн же жылуулук пайда болбостон эле ийкемсиз кагылышуу болушу мүмкүнбү? Жооп: Бул сейрек кездешет, бирок мүмкүн. Энергия башка тымызын жолдор менен чачырап кетиши же ички потенциалдык энергия катары сакталышы мүмкүн.
18. Суроо: Серпилгич эмес кагылышууларды кайтарууга болобу? Жооп: Негизинен, серпилгич эмес кагылышууларды кайтарууга болбойт, анткени кинетикалык энергиянын башка формага айланышы баштапкы абалга кайтууну кыйындатат.
19. Суроо: Абанын каршылыгы ийкемсиз кагылышууларга кандайча байланыштуу? Жооп: Абанын каршылыгы кинетикалык энергиянын бир бөлүгүн жылуулук катары чачыратып, кагылышууларды ийкемсиз кылышы мүмкүн.
20. Суроо: Серпилгич эмес кагылышуулардын коопсуздук долбоорлоруна, мисалы, унаанын кыйшайуу зоналарына таасири барбы? Жооп: Ооба, унаалардагы кыйшайуу зоналары кинетикалык энергияны сиңирип, жүргүнчүлөргө таасир этүүчү күчтөрдү азайтып, серпилгич эмес кагылышууларга дуушар болуу үчүн иштелип чыккан.
Серпилгич эмес кагылышуулар физиканын сакталуу мыйзамдарын түшүнүүдө маанилүү ролду ойнойт жана көптөгөн практикалык колдонмолордо жана коопсуздук долбоорлорунда ажырагыс роль ойнойт.
