Уян хатан бус мөргөлдөөнүүд
Кинетик энергийн хадгалалтын хууль нь уян хатан бус мөргөлдөөнд хамаарахгүй. Импульсийн хадгалалтын хууль нь хоёр мөргөлдөж буй биетэд гадны хүч үйлчлэхгүй тохиолдолд л уян хатан бус мөргөлдөөнд хамаарна. Уян хатан бус мөргөлдөөнд хоёр биет мөргөлдөөний дараа хоорондоо наалддаг эсвэл хоорондоо холбогддог.
Жишээ асуулт 1.
Хоёр биет ижил масстай, тухайлбал 1 кг. 1-р биет нь хавтгай хавтгай дээр 10 м/с хурдтай хөдөлж, тайван байгаа хоёр дахь биеттэй мөргөлддөг. Мөргөлдөөний дараа хоёр биет хоорондоо наалддаг. Мөргөлдөөний дараа хоёр биетийн хурд хэд вэ?
Мэдэгдэж байгаа:
м 1 = 1 кг, м 2 = 1 кг, v 1 = 10 м/с, v 2 = 0
Хүссэн : v'
Шийдэл:
м 1 в 1 + м 2 в 2 = (м 1 + м 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
Жишээ асуулт 2.
Гурван блок 3 мс -1 хурдтай хөдөлж , тайван байгаа өөр нэг блоктой мөргөлдөнө.
Мөргөлдөөн нь уян хатан бус байна. Мөргөлдөөний дараах блокийн хурдны дараалал нь хамгийн томоос хамгийн жижиг хүртэл байна...
Шийдэл:
Зураг 1:
Эцсийн импульс = анхны импульс
м 1 в 1 + м 2 в 2 = (м 1 + м 2 ) v
(4м)(3) + (м)(0) = (4м + м) v
12м + 0 = (5м) v
12м = 5м v
v = 12м / 5м = 12/5 = 2.4 м/с
Зураг 2:
Эцсийн импульс = Анхны импульс
м 1 в 1 + м 2 в 2 = (м 1 + м 2 ) v
(м)(3) + (3м)(0) = (м + 3м) v
3м + 0 = (4м) v
3м = 4м v
v = 3м / 4м = 3/4 = 0.75 м/с
Зураг 3:
м 1 в 1 + м 2 в 2 = (м 1 + м 2 ) v
(м)(3) + (м)(0) = (м + м) v
3м + 0 = (2м) v
3м = 2м v
v = 3м / 2м = 3/2 = 1.5 м/с
Жишээ асуулт 3.
Доорх зурагт үзүүлсэн шиг m 1 = 2 кг ба m 2 = 1 кг масстай хоёр бөмбөг v 1 = 2 мс -1 ба v 2 = 4 мс -1 хурдтайгаар эсрэг чиглэлд хөдөлж байна . Хэрэв мөргөлдөөн уян хатан бус бол мөргөлдөөний дараах хоёр бөмбөгийн хурд хэд вэ?
Мэдэгдэж байгаа:
Бөмбөгний масс 1 (м1) = 2 кг
Бөмбөг 2-ын масс (м2 ) = 1 кг
Мөргөлдөөний өмнөх 1-р бөмбөгийн хурд (v1 ) = 2 м/с
Мөргөлдөөний өмнөх 2-р бөмбөгийн хурд (v2 ) = -4 м/с
Нэмэх ба хасах тэмдэг нь хоёр бөмбөг эсрэг чиглэлд хөдөлж байгааг илтгэнэ.
Хүссэн зүйл : Мөргөлдөөний дараах бөмбөгний хурд (v')
Шийдэл:
м 1 в 1 + м 2 в 2 = (м 1 + м 2 ) v'
(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'
4 – 4 = (3) v'
0 = (3) v'
v' = 0
Жишээ асуулт 4.
Биет бүрийн масс нь 1.5 кг жинтэй хоёр биет болох А ба В нь v A = 4 мс -1 ба v B = 5 мс -1 хурдтайгаар бие биедээ ойртож байна . Хэрэв мөргөлдөөн нь уян хатан бус бол мөргөлдөөний дараах хоёр биетийн хурд хэд байх вэ?
Мэдэгдэж байгаа:
А объектын масс (м A ) = 1.5 кг
B объектын масс (м B ) = 1.5 кг
Мөргөлдөөний өмнөх А объектын хурд (v A ) = 4 м/с (нэмэх тэмдэг, баруун тийш)
Мөргөлдөөнөөс өмнөх В объектын хурд (vB ) = -5 м/с (хасах тэмдэг, зүүн тийш)
Хүссэн зүйл: Мөргөлдөөний дараах хоёр объектын хурд
Шийдэл:
Шугаман импульсийн хадгалалт:
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
Хасах тэмдэг нь хоёр объект хоёулаа зүүн тийш хөдөлж байгааг илтгэнэ.
Уян хатан бус мөргөлдөөний талаарх 20 ойлголтын асуулт, хариулт:
1. Асуулт: Уян хатан бус мөргөлдөөнийг юу тодорхойлдог вэ? Хариулт: Уян хатан бус мөргөлдөөнд кинетик энерги хадгалагдахгүй боловч импульс хадгалагдана. Анхны кинетик энергийн зарим хэсэг нь энергийн бусад хэлбэрт хувирдаг.
2. Асуулт: Төгс уян хатан бус мөргөлдөөн нь хагас уян хатан бус мөргөлдөөнөөс юугаараа ялгаатай вэ? Хариулт: Төгс уян хатан бус мөргөлдөөнд биетүүд мөргөлдөөний дараа хоорондоо наалддаг. Хагас уян хатан бус мөргөлдөөнд биетүүд салдаг ч кинетик энерги алдагддаг.
3. Асуулт: Уян хатан бус мөргөлдөөнийг оролцуулан бүх төрлийн мөргөлдөөнд юу хадгалагддаг вэ? Хариулт: Импульс нь уян хатан чанараас үл хамааран бүх мөргөлдөөнд үргэлж хадгалагддаг.
4. Асуулт: Уян хатан бус мөргөлдөөнд кинетик энерги яагаад хадгалагддаггүй вэ? Хариулт: Кинетик энергийн зарим хэсэг нь потенциал энерги, дулаан эсвэл дуу чимээ гэх мэт бусад төрлийн энерги болж хувирдаг.
5. Асуулт: Мөргөлдөөний өмнөх болон дараах хурдыг ажигласнаар уян хатан бус мөргөлдөөнийг хэрхэн тодорхойлох вэ? Хариулт: Мөргөлдөөний өмнөх нийт кинетик энерги нь мөргөлдөөний дараах нийт кинетик энергиэс их байх болно.
6. Асуулт: Уян хатан бус мөргөлдөөн зөвхөн нэг хэмжээст тохиолдож болох уу? Хариулт: Үгүй, уян хатан бус мөргөлдөөн нэг, хоёр эсвэл гурван хэмжээст тохиолдож болно. Зарчимууд нь хэвээрээ байгаа бөгөөд зөвхөн векторын тооцоолол илүү төвөгтэй болж байна.
7. Асуулт: Бөөмийн физикийн хүрээнд уян хатан бус мөргөлдөөний нийтлэг үр дүн юу вэ? Хариулт: Бөөмийн физикт уян хатан бус мөргөлдөөн нь мөргөлдөж буй бөөмсийг өөр бөөмс болгон хувиргахад хүргэдэг.
8. Асуулт: Уян хатан бус мөргөлдөөнд алдагдсан энергийн хэмжээг хэрхэн тодорхойлох вэ? Хариулт: Анхны нийт кинетик энерги ба эцсийн нийт кинетик энергийн зөрүүг тооцоолж.
9. Асуулт: Яагаад уян хатан бус мөргөлдөөн нь энерги хадгалагдах хуулийг зөрчдөггүй вэ? Хариулт: Эрчим хүч хадгалагдсаар байна; энэ нь зөвхөн кинетик энерги хэвээр үлдэхийн оронд нэг хэлбэрээс (кинетик) нөгөө хэлбэрт (дулаан эсвэл дуу чимээ гэх мэт) хувирдаг.
10. Асуулт: Бодит ертөнцийн ихэнх мөргөлдөөн уян хатан бус байдаг уу? Хариулт: Тийм ээ, бодит ертөнцийн ихэнх мөргөлдөөн нь уян хатан бус байдаг, учир нь кинетик энергийг бусад хэлбэрт шилжүүлэх нь ихэвчлэн байдаг.
11. Асуулт: Уян хатан бус мөргөлдөөний үед хоёр биет хоорондоо наалдвал тэдгээрийн нийлмэл хурдны талаар юу хэлж болох вэ? Хариулт: Тэдний нийлмэл хурд нь импульсийн хадгалалтын хуулиар тодорхойлогдоно. Мөргөлдөөний дараа хоёр биет нийтлэг хурдтайгаар хөдөлнө.
12. Асуулт: Нөхөн сэргээлтийн коэффициент нь уян хатан бус мөргөлдөөнтэй хэрхэн холбогддог вэ? Хариулт: гэж тэмдэглэгдсэн нөхөн сэргээлтийн коэффициент нь мөргөлдөөний “үсрэлт”-ийг хэмждэг. Төгс уян хатан бус мөргөлдөөний хувьд �=0 .
13. Асуулт: Уян хатан бус мөргөлдөөн яагаад дуу чимээ үүсгэж болох вэ? Хариулт: Мөргөлдөөн нь мөргөлдөж буй объектуудад чичиргээ үүсгэж, улмаар хүрээлэн буй орчинд дууны долгион үүсгэж болзошгүй.
14. Асуулт: Таталцлын потенциал энерги нь уян хатан бус мөргөлдөөнд нөлөөлж болох уу? Хариулт: Тийм ээ, ялангуяа мөргөлдөөн нь объектуудын өндөр эсвэл байрлалыг өөрчлөхөд хүргэдэг бол кинетик энергийг таталцлын потенциал энерги болгон хувиргадаг.
15. Асуулт: Резинэн бөмбөлөгүүд "үсэрч" байгаа хэдий ч яагаад төгс уян хатан бус мөргөлдөөнд ордоггүй вэ? Хариулт: Резинэн бөмбөлөгүүд кинетик энергийнхээ ихэнх хэсгийг хадгалж, буцаж ойх хандлагатай байдаг тул уян хатан эсвэл бараг уян хатан мөргөлдөөнд ордог. Тэд хоорондоо наалддаггүй бөгөөд энэ нь төгс уян хатан бус мөргөлдөөний онцлог шинж юм.
16. Асуулт: Хоёр зөөлөн шавар бөмбөлөг төгс уян хатан бус мөргөлдөөнийг харуулж чадах уу? Хариулт: Тийм ээ, учир нь хоёр зөөлөн шавар бөмбөлөг мөргөлдөх үед тэдгээр нь хоорондоо наалдаж, буцаж ойхгүй байх хандлагатай байдаг бөгөөд энэ нь төгс уян хатан бус мөргөлдөөний онцлог шинж юм.
17. Асуулт: Дуу чимээ эсвэл дулаан үүсэхгүйгээр уян хатан бус мөргөлдөөн үүсэх боломжтой юу? Хариулт: Энэ нь ховор тохиолддог ч боломжтой. Энергийг өөр нарийн аргаар сарниулж эсвэл дотоод потенциал энерги болгон хадгалж болно.
18. Асуулт: Уян хатан бус мөргөлдөөнийг буцаах боломжтой юу? Хариулт: Ерөнхийдөө кинетик энергийг бусад хэлбэрт хувиргах нь анхны төлөв рүү буцахад хэцүү болгодог тул уян хатан бус мөргөлдөөнийг буцаах боломжгүй.
19. Асуулт: Агаарын эсэргүүцэл нь уян хатан бус мөргөлдөөнтэй хэрхэн холбогддог вэ? Хариулт: Агаарын эсэргүүцэл нь кинетик энергийн зарим хэсгийг дулаан болгон тарааж, мөргөлдөөнийг илүү уян хатан бус болгодог.
20. Асуулт: Уян хатан бус мөргөлдөөн нь машины нуралтын бүс гэх мэт аюулгүй байдлын загварт нөлөөлдөг үү? Хариулт: Тийм ээ, машины нуралтын бүсүүд нь кинетик энергийг шингээж, зорчигчдод үйлчлэх хүчийг бууруулдаг уян хатан бус мөргөлдөөнд өртөхөөр зохион бүтээгдсэн.
Уян хатан бус мөргөлдөөн нь физикийн хадгалалтын хуулийг ойлгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд олон тооны практик хэрэглээ болон аюулгүй байдлын загварт салшгүй хэсэг юм.
