Хагас уян хатан мөргөлдөөн
Хагас уян харимхай мөргөлдөөнд импульсийн хадгалагдах хууль үйлчилдэг бол кинетик энергийн хадгалагдах хууль үйлчилдэггүй. Мөргөлдөөн болох үед зарим кинетик энерги дууны энерги, дулааны энерги, дотоод энерги болж хувирдаг. Уян харимхай гэдэг үгийг хэрэглэснээр мөргөлдөөний дараа хоёр объект хоорондоо наалддаггүй, харин ойдог болохыг харуулж байна.
Хагас уян харимхай мөргөлдөөний жишээ бол хоёр бөмбөлөг эсвэл хоёр бильярд бөмбөгний нэг хэмжээст мөргөлдөөн юм.
Жишээ асуулт 1.
1 кг ба 2 кг масстай А ба В биетүүд тус тус 4 м/с ба 2 м/с хурдтай эсрэг чиглэлд хөдөлж, хагас уян харимхай мөргөлдөөнд мөргөлддөг. Хэрэв мөргөлдөөний дараа А биет 2 м/с хурдтай хөдөлвөл В биетийн хурд хэд вэ?
Мэдэгдэж байгаа:
m A = 1 кг, m B = 2 кг, v A = 4 м/с (баруун талд гэж үзье), v B = -2 м/с (зүүн талд гэж үзье), v A ' = – 2 м/с
Хүссэн: v B '
Шийдэл:
m A v A + m B v B = m A v A ' + m B v B '
(1 кг)(4 м/с) + (2 кг)(-2 м/с) = (1 кг)(-2 м/с) + (2 кг)(v B ')
4 кг м/с – 4 кг м/с = -2 кг м/с + (2 кг) v B '
0 = – 2 кг м/с + (2 кг)(v B ')
-2 кг м/с = – 2 кг v B '
v B ' = 1 м/с
Мөргөлдөөний дараа В объект 1 м/с хурдтай (баруун тийшээ гэж үзье), А объект 2 м/с хурдтай (зүүн тийшээ гэж үзье) хөдөлнө.
Жишээ асуулт 2.
Доорх зурагт үзүүлсэн шиг 4 кг ба 5 кг масстай А ба В объектууд эсрэг чиглэлд бие биедээ ойртож байна. Мөргөлдөөний дараа хоёр объект А = 4 мс -1 хурдтай , В объектын хурд = 2 мс -1 хурдтайгаар чиглэлээ өөрчилсөн . Мөргөлдөөнөөс өмнөх В объектын хурд хэд байсан бэ?
Мэдэгдэж байгаа:
А объектын масс (м)A) = 4 кг
B объектын масс (м B ) = 5 кг
Мөргөлдөөний өмнөх А объектын хурд (v A ) = 6 м/с
Мөргөлдөөний дараах А объектын хурд (v A ') = 4 м/с
Мөргөлдөөний дараах В объектын хурд (v B ') = -2 м/с
Нэмэх ба хасах тэмдэг нь хоёр объект эсрэг чиглэлд хөдөлж байгааг илтгэнэ.
Хүссэн зүйл: Мөргөлдөөнөөс өмнөх В объектын хурд (v B )
Шийдэл:
m A v A + m B v B = m A v A ' + m B v B '
(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
Хасах тэмдэг нь мөргөлдөөний дараах объектын чиглэл мөргөлдөөний өмнөх чиглэлээс өөр байгааг илтгэнэ.
Жишээ асуулт 3.
Доорх зурагт үзүүлсэн шиг ижил масстай хоёр объект бие биедээ ойртож байна.
Хэрэв v2 ' нь 5 мс –1 хурдтай баруун тийш мөргөлдсөний дараах объектын (2) хурд бол мөргөлдөөний дараах нэгдүгээр объектын v1 ' (1) хурд хэд вэ ?
Мэдэгдэж байгаа:
Объект бүрийн масс = м
Мөргөлдөөнөөс өмнөх 1-р объектын хурд (v1 ) = 8 м/с
Мөргөлдөөнөөс өмнөх 2-р объектын хурд (v2 ) = 10 м/с
Мөргөлдөөний дараах 2-р объектын хурд (v 2 ') = 5 м/с
Хүссэн: Мөргөлдөөний дараах объект 1-ийн хурд (v 1 ')
Шийдэл:
м 1 в 1 + м 2 в 2 = м 1 в 1 ' + м 2 в 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 м/с
Хагас уян харимхай мөргөлдөөний талаарх 20 ойлголтын асуулт, хариулт:
1. Асуулт: Хагас уян харимхай мөргөлдөөн гэж юу вэ? Хариулт: Хагас уян харимхай мөргөлдөөн гэдэг нь зарим кинетик энерги хадгалагддаг мөргөлдөөн боловч бүгд хадгалагддаггүй мөргөлдөөн юм. Биетүүд бие биенээсээ ойдог боловч анхны бүрэн кинетик энергитэйгээр ойдоггүй.
2. Асуулт: Хагас уян харимхай мөргөлдөөн нь төгс уян харимхай мөргөлдөөнөөс юугаараа ялгаатай вэ? Хариулт: Төгс уян харимхай мөргөлдөөнд нийт кинетик энерги хадгалагддаг бол хагас уян харимхай мөргөлдөөнд кинетик энергийн зөвхөн нэг хэсэг нь хадгалагддаг.
3. Асуулт: Хагас уян харимхай мөргөлдөөнд юу хадгалагдан үлддэг вэ? Хариулт: Хагас уян харимхай мөргөлдөөнийг оролцуулан бүх төрлийн мөргөлдөөнд импульс хадгалагдан үлддэг.
4. Асуулт: Мөргөлдөөний уян хатан чанарыг тодорхойлоход нөхөн сэргээлтийн коэффициент болох г хэрхэн ашигладаг вэ? Хариулт: Хагас уян хатан мөргөлдөөний хувьд 0<�<1 нь 1-д ойртох тусам мөргөлдөөн илүү уян хатан байна.
5. Асуулт: Нөхөн сэргээлтийн коэффициент 1-ээс их байж болох уу? Хариулт: Үгүй. Орлуулалтын коэффициент 1-ээс их байвал мөргөлдөөний дараа өмнөхөөсөө илүү кинетик энерги үүссэн гэсэн үг бөгөөд энэ нь энерги хадгалагдах хуулийг зөрчиж байна.
6. Асуулт: Яагаад бүх кинетик энерги хэсэгчлэн уян харимхай мөргөлдөөнд хадгалагддаггүй вэ? Хариулт: Зарим кинетик энерги нь дуу чимээ, дулаан эсвэл объектын деформаци гэх мэт бусад хэлбэрт хувирдаг.
7. Асуулт: Хагас уян харимхай мөргөлдөөнд хадгалагдсан кинетик энергийн хэмжээг хэрхэн тодорхойлох вэ? Хариулт: Мөргөлдөөний өмнөх ба дараах нийт кинетик энергийг харьцуулж.
8. Асуулт: Хагас уян харимхай мөргөлдөөн үргэлж дуу гаргадаг уу? Хариулт: Үргэлж биш ч мөргөлдөөнөөс үүдэлтэй чичиргээний улмаас дуу гарч болно.
9. Асуулт: Хагас уян харимхай мөргөлдөөнд хадгалагдаагүй кинетик энергид юу тохиолдох вэ? Хариулт: Энэ нь ихэвчлэн деформацийн улмаас дулаан, дуу чимээ эсвэл потенциал энерги гэх мэт бусад энергийн хэлбэрт хувирдаг.
10. Асуулт: Материалын найрлага нь мөргөлдөөний уян хатан чанарт хэрхэн нөлөөлдөг вэ? Хариулт: Резин гэх мэт зарим материалууд илүү уян хатан мөргөлдөөнд өртөх хандлагатай байдаг бол шавар гэх мэт зарим нь уян хатан бус байдаг. Гэсэн хэдий ч бодит ертөнцийн ихэнх мөргөлдөөнүүд нь материалын шинж чанар болон бусад хүчин зүйлээс шалтгаалан хэсэгчлэн уян харимхай байдаг.
11. Асуулт: Хоёр ган бөмбөлөг нь хэсэгчлэн уян харимхай мөргөлдөөнийг харуулж чадах уу? Хариулт: Тийм. Ган бөмбөлөг бараг төгс уян харимхай мөргөлдөөнтэй мэт санагдаж болох ч ихэвчлэн бага зэрэг энергийн алдагдал гардаг тул хэсэгчлэн уян харимхай болгодог.
12. Асуулт: Дэлхий солиртой мөргөлдөх нь хэсэгчлэн уян харимхай гэж тооцогддог уу? Хариулт: Ерөнхийдөө тийм. Мөргөлдөөн нь бүх кинетик энергийг хэмнэдэггүй, учир нь зарим нь дулаан, дуу чимээ болж хувирч, тогоо үүсгэдэг.
13. Асуулт: Вакуум орчинд хэсэгчлэн уян харимхай мөргөлдөөн үүсч болох уу? Хариулт: Тийм. Агаарын эсэргүүцэлгүй байсан ч мөргөлдөж буй биетүүдийн дотоод шинж чанар нь энергийн алдагдалд хүргэж болзошгүй.
14. Асуулт: Үрэлт гэх мэт гадны хүч нь мөргөлдөөний уян хатан чанарт хэрхэн нөлөөлдөг вэ? Хариулт: Гадны хүч нь илүү их кинетик энергийг сарниулж, мөргөлдөөнийг илүү уян хатан бус болгодог.
15. Асуулт: Хагас уян харимхай мөргөлдөөнийг ойлгох нь чухал практик хэрэглээ байдаг уу? Хариулт: Тийм ээ, спорт, инженерчлэл, зам тээврийн ослын шинжилгээнд хагас уян харимхай мөргөлдөөнийг ойлгох нь чухал байж болно.
16. Асуулт: Автомашин үйлдвэрлэгчид яагаад хэсэгчилсэн уян харимхай мөргөлдөөнийг судалдаг вэ? Хариулт: Мөргөлдөөний үед зорчигчдыг хамгаалж, цохилтын энергийг үр ашигтай шингээж чаддаг тээврийн хэрэгслийг зохион бүтээх.
17. Асуулт: Квант түвшинд бөөмсийн харилцан үйлчлэлийг хэсэгчлэн уян харимхай гэж үзэж болох уу? Хариулт: Тийм. Квант механик нь шинэ үзэгдлийг нэвтрүүлдэг ч бөөмс бүх кинетик энерги хадгалагдаагүй харилцан үйлчлэлд орж болно.
18. Асуулт: Молекулын харилцан үйлчлэл нь хэсэгчилсэн уян харимхай мөргөлдөөнтэй хэрхэн холбогддог вэ? Хариулт: Молекулууд бие биендээ мөргөлдөхдөө хэсэгчилсэн уян харимхай мөргөлдөөнд орж, зарим энергийг молекулуудын чичиргээ эсвэл эргэлтэд шилжүүлж болно.
19. Асуулт: Сагсан бөмбөг талбай дээр үсрэх нь хэсэгчлэн уян харимхай мөргөлдөөнийг харуулж байна уу? Хариулт: Тийм. Зарим энерги нь дуу чимээ болон бөмбөгний бага зэрэг деформацид алдагдаж, мөргөлдөөнийг хэсэгчлэн уян харимхай болгодог.
20. Асуулт: Хийн мөргөлдөөний уян хатан чанарт температур хэрхэн нөлөөлдөг вэ? Хариулт: Температур нэмэгдэхийн хэрээр хийн молекулууд илүү хурдан хөдөлж, илүү эрч хүчтэй мөргөлдөж болно. Гэсэн хэдий ч эдгээр мөргөлдөөний уян хатан чанар нь молекулын шинж чанараас хамаардаг бөгөөд температуртай шууд хамааралгүй байдаг.
Хагас уян харимхай мөргөлдөөнийг ойлгох нь өдөр тутмын туршлага болон физик, инженерийн чиглэлээр мэргэшсэн олон төрлийн үзэгдлийн талаарх ойлголтыг өгдөг.
