Ħabtiet parzjalment elastiċi
F'ħabtiet parzjalment elastiċi, il-liġi tal-konservazzjoni tal-momentum hija applikabbli, filwaqt li l-liġi tal-konservazzjoni tal-enerġija kinetika mhijiex applikabbli. Fil-ħin li sseħħ ħabta, xi enerġija kinetika tiġi kkonvertita f'enerġija tal-ħoss, enerġija tas-sħana, u enerġija interna. L-użu tal-kelma elastiku jindika li wara l-ħabta, iż-żewġ oġġetti ma jeħlux ma' xulxin iżda jaqbżu 'l bogħod minn xulxin.
Eżempju ta' ħabta parzjalment elastika hija l-ħabta unidimensjonali ta' żewġ irħam jew żewġ blalen tal-biljard.
Eżempju ta' mistoqsija 1.
L-oġġetti A u B b'massi ta' 1 kg u 2 kg, rispettivament, jiċċaqalqu f'direzzjonijiet opposti b'veloċitajiet ta' 4 m/s u 2 m/s, rispettivament u jaħbtu ma' xulxin f'ħabta parzjalment elastika. Jekk wara l-ħabta l-oġġett A jiċċaqlaq b'veloċità ta' 2 m/s, x'inhi l-veloċità tal-oġġett B?
Magħruf:
m A = 1 kg, m B = 2 kg, v A = 4 m/s (assunta lejn il-lemin), v B = -2 m/s (assunta lejn ix-xellug), v A ' = – 2 m/s
Meħtieġ: v B '
Soluzzjoni:
mA v A + mB v B = mA v A ' + mB v B '
(1 kg)(4 m/s) + (2 kg)(-2 m/s) = (1 kg)(-2 m/s) + (2 kg)(v B ')
4 kg m/s – 4 kg m/s = -2 kg m/s + (2 kg) v B '
0 = – 2 kg m/s + (2 kg)(v B ')
-2 kg m/s = – 2 kg v B '
v B ' = 1 m/s
Wara l-ħabta, l-oġġett B jiċċaqlaq b'veloċità ta' 1 m/s (nassumu lejn il-lemin) u l-oġġett A jiċċaqlaq b'veloċità ta' 2 m/s (nassumu lejn ix-xellug)
Eżempju ta' mistoqsija 2.
L-oġġetti A u B b'massa ta' 4 kg u 5 kg jersqu lejn xulxin fid-direzzjoni opposta, kif muri fil-figura t'hawn taħt. Wara l-ħabta, iż-żewġ oġġetti biddlu d-direzzjoni b'veloċità ta' A = 4 ms -1 u veloċità ta' B = 2 ms – 1. X'inhi l-veloċità tal-oġġett B qabel il-ħabta?
Magħruf:
Massa tal-oġġett A (mA) = 4 kg
Massa tal-oġġett B (m²B ) = 5 kg
Veloċità tal-oġġett A qabel il-ħabta (v A ) = 6 m/s
Veloċità tal-oġġett A wara l-ħabta (v A ') = 4 m/s
Veloċità tal-oġġett B wara l-ħabta (v B ') = -2 m/s
Sinjali ta' żieda u tnaqqis jindikaw li ż-żewġ oġġetti jiċċaqalqu f'direzzjonijiet opposti.
Meħtieġa: Veloċità tal-oġġett B qabel il-ħabta (v B )
Soluzzjoni:
mA v A + mB v B = mA v A ' + mB 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
Is-sinjal tan-minus jindika li d-direzzjoni tal-oġġett wara l-ħabta hija differenti mid-direzzjoni ta' qabel il-ħabta.
Eżempju ta' mistoqsija 3.
Żewġ oġġetti bl-istess massa jersqu lejn xulxin kif muri fil-figura t'hawn taħt.
Jekk v 2 ' hija l-veloċità tal-oġġett (2) wara l-ħabta lejn il-lemin b'veloċità ta' 5 ms –1 , x'inhi l-veloċità tal-oġġett wieħed v 1 ' (1) wara l-ħabta?
Magħruf:
Massa ta' kull oġġett = m
Veloċità tal-oġġett 1 qabel il-ħabta (v 1 ) = 8 m/s
Veloċità tal-oġġett 2 qabel il-ħabta (v2 ) = 10 m/s
Veloċità tal-oġġett 2 wara l-ħabta (v 2 ') = 5 m/s
Meħtieġa: Veloċità tal-oġġett 1 wara l-ħabta (v 1 ')
Soluzzjoni:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
m (v 1 + v 2 ) = m (v 1 ' + v 2 ')
v1 + v2 = v1 ' + v2 '
8 + 10 = v 1 ' + 5
18 = v 1 ' + 5
v 1 ' = 18-5
v1 ' = 13 m/s
20 mistoqsija u tweġiba kunċettwali dwar ħabtiet parzjalment elastiċi:
1. Mistoqsija: X'inhi ħabta parzjalment elastika? Tweġiba: Ħabta parzjalment elastika hija waħda fejn xi enerġija kinetika tiġi kkonservata, iżda mhux kollha. L-oġġetti jirrikonverżjaw minn xulxin iżda mhux bl-enerġiji kinetika inizjali sħaħ tagħhom.
2. Mistoqsija: Kif inhi differenti ħabta parzjalment elastika minn ħabta perfettament elastika? Tweġiba: F'ħabta perfettament elastika, l-enerġija kinetika totali hija kkonservata, filwaqt li f'ħabta parzjalment elastika, porzjon biss tal-enerġija kinetika hija kkonservata.
3. Mistoqsija: X'jibqa' kkonservat f'ħabta parzjalment elastika? Tweġiba: Il-momentum jibqa' kkonservat fit-tipi kollha ta' ħabtiet, inklużi dawk parzjalment elastiċi.
4. Mistoqsija: Kif jintuża l-koeffiċjent tar-restituzzjoni, , biex jiddeskrivi l-elastiċità ta' ħabta? Tweġiba: Għal ħabtiet parzjalment elastiċi, 0<�<1 Iktar ma jkun qrib 1, iktar tkun elastika l-ħabta.
5. Mistoqsija: Jista' l-koeffiċjent tar-restituzzjoni jkun akbar minn 1? Tweġiba: Le. Koeffiċjent ta' sostituzzjoni akbar minn 1 jimplika aktar enerġija kinetika wara l-ħabta milli qabel, u dan jikser il-konservazzjoni tal-enerġija.
6. Mistoqsija: Għaliex l-enerġija kinetika kollha ma tiġix ikkonservata f'ħabtiet parzjalment elastiċi? Tweġiba: Xi enerġija kinetika tiġi trasformata f'forom oħra, bħal ħoss, sħana, jew deformazzjoni ta' oġġetti.
7. Mistoqsija: Kif tista' tiddetermina l-ammont ta' enerġija kinetika miżmuma f'ħabta parzjalment elastika? Tweġiba: Billi tqabbel l-enerġija kinetika totali qabel u wara l-ħabta.
8. Mistoqsija: Il-ħabtiet parzjalment elastiċi dejjem jipproduċu ħoss? Tweġiba: Mhux dejjem, iżda l-ħoss jista' jiġi prodott minħabba vibrazzjonijiet ikkawżati mill-ħabta.
9. Mistoqsija: X'jiġri mill-enerġija kinetika li ma tiġix ikkonservata f'ħabta parzjalment elastika? Tweġiba: Tipikament tiġi trasformata f'forom oħra ta' enerġija bħas-sħana, il-ħoss, jew l-enerġija potenzjali minħabba d-deformazzjoni.
10. Mistoqsija: Kif il-kompożizzjoni tal-materjal taffettwa l-elastiċità ta' ħabta? Tweġiba: Xi materjali, bħall-gomma, għandhom it-tendenza li jgħaddu minn ħabtiet aktar elastiċi, filwaqt li oħrajn, bħat-tafal, għandhom it-tendenza li jkunu inelastiċi. Madankollu, il-biċċa l-kbira tal-ħabtiet fid-dinja reali huma parzjalment elastiċi minħabba l-proprjetajiet tal-materjali u fatturi oħra.
11. Mistoqsija: Jistgħu żewġ blalen tal-azzar juru ħabta parzjalment elastika? Tweġiba: Iva. Filwaqt li l-blalen tal-azzar jistgħu jidhru li għandhom ħabta kważi perfettament elastika, ġeneralment ikun hemm telf żgħir ta' enerġija, li jagħmilha parzjalment elastika.
12. Mistoqsija: Il-ħabta tad-Dinja ma' meteorita titqies parzjalment elastika? Tweġiba: Ġeneralment, iva. L-impatt ma jikkonservax l-enerġija kinetika kollha peress li parti minnha tiġi trasformata f'sħana, ħoss, u l-ħolqien ta' krater.
13. Mistoqsija: Jista' jkollok ħabta parzjalment elastika fil-vakwu? Tweġiba: Iva. Anke mingħajr reżistenza għall-arja, il-proprjetajiet interni tal-korpi li jaħbtu jistgħu jwasslu għal telf ta' enerġija.
14. Mistoqsija: Kif il-forzi esterni, bħall-frizzjoni, jaffettwaw l-elastiċità ta' ħabta? Tweġiba: Forzi esterni jistgħu jxerrdu aktar enerġija kinetika, u b'hekk il-ħabta ssir aktar inelastika.
15. Mistoqsija: Hemm applikazzjonijiet prattiċi fejn il-fehim tal-ħabtiet parzjalment elastiċi huwa kruċjali? Tweġiba: Iva, fl-isports, l-inġinerija, u l-analiżi tal-inċidenti tat-traffiku, il-fehim tal-ħabtiet parzjalment elastiċi jista' jkun essenzjali.
16. Mistoqsija: Għaliex il-manifatturi tal-karozzi jistudjaw ħabtiet parzjalment elastiċi? Tweġiba: Biex jiddisinjaw vetturi li jistgħu jassorbu l-enerġija tal-impatt b'mod effiċjenti, u jipproteġu lill-okkupanti waqt il-ħabtiet.
17. Mistoqsija: L-interazzjonijiet tal-partiċelli fil-livell kwantiku jistgħu jitqiesu parzjalment elastiċi? Tweġiba: Iva. Filwaqt li l-mekkanika kwantistika tintroduċi fenomeni ġodda, il-partiċelli xorta jistgħu jgħaddu minn interazzjonijiet fejn mhux l-enerġija kinetika kollha hija kkonservata.
18. Mistoqsija: Kif jirrelataw l-interazzjonijiet molekulari ma' ħabtiet parzjalment elastiċi? Tweġiba: Il-molekuli jistgħu jgħaddu minn ħabtiet parzjalment elastiċi meta jolqtu lil xulxin, u b'hekk jittrasferixxu xi enerġija f'vibrazzjonijiet jew rotazzjonijiet tal-molekuli.
19. Mistoqsija: Ballun tal-basketball jaqbeż fuq grawnd u juri ħabta parzjalment elastika? Tweġiba: Iva. Xi enerġija tintilef bħala ħoss u minħabba d-deformazzjoni żgħira tal-ballun, u b'hekk il-ħabta ssir parzjalment elastika.
20. Mistoqsija: Kif it-temperatura taffettwa l-elastiċità tal-ħabtiet fil-gassijiet? Tweġiba: Hekk kif tiżdied it-temperatura, il-molekuli tal-gass jiċċaqalqu aktar malajr u jistgħu jaħbtu ma' xulxin b'aktar enerġija. Madankollu, l-elastiċità ta' dawn il-ħabtiet tiddependi fuq il-proprjetajiet molekulari u ma tikkorrelatax direttament mat-temperatura.
Il-fehim tal-ħabtiet parzjalment elastiċi jipprovdi għarfien dwar firxa ta' fenomeni kemm f'esperjenzi ta' kuljum kif ukoll speċjalizzati fil-fiżika u l-inġinerija.
