Coliziunile dintre obiecte se numesc coliziune perfect elastică dacă impulsul și energia cinetică a fiecărui obiect înainte de coliziune sunt aceleași cu impulsul și energia cinetică a fiecărui obiect după coliziune. Cu alte cuvinte, se aplică o coliziune perfect elastică. legea conservării impulsului și legea conservării energiei cinetice. Utilizarea cuvântului elastic indică faptul că, după coliziune, cele două obiecte nu se contopesc într-unul singur și nu se lipesc unul de celălalt, ci ricoșează.
Impulsul fiecărui obiect se conservă:
Energia cinetică a fiecărui obiect se conservă:
O coliziune perfect elastică trebuie să fie silențioasă și să nu producă căldură din cauza frecării dintre obiectele care se ciocnesc. Dacă o coliziune între două obiecte produce sunet și căldură, atunci energia cinetică a obiectelor nu se conservă. Pe lângă faptul că este convertită în sunet și căldură, o parte din energia cinetică este convertită în energie internă. Un exemplu de coliziune perfect elastică este o coliziune între particule atomice și subatomice.
În problema coliziunilor perfect elastice, dacă viteza inițială este cunoscută, dar viteza finală este necunoscută, problema nu poate fi rezolvată folosind doar ecuațiile 1.5 și 1.6. Prin urmare, cele două ecuații de mai sus sunt manipulate din nou pentru a obține o altă ecuație care poate fi utilizată pentru a determina viteza finală.
Eliminați factorul ½ și apoi manipulați ecuația 1.6.
Manipularea ecuației 1.5
Împărțiți ecuația 1.7 la ecuația 1.8 pentru a obține rezultatul final.
Ecuațiile 1.5 și 1.9 pot fi utilizate pentru a rezolva probleme de coliziune perfect elastică. Combinați ecuațiile 1.5 și 1.9 pentru a obține două ecuații pentru determinarea vitezelor finale ale celor două obiecte dacă se cunosc doar masele și vitezele lor inițiale.
Când rezolvați probleme folosind ecuația de mai sus, utilizați semnul corect pentru v.1 și v.2Dacă obiectul 1 se mișcă spre dreapta, atunci v1 pozitiv, altfel dacă obiectul 2 se mișcă spre stânga atunci v2 negativ. Dacă cele două obiecte se mișcă în direcții opuse, dar direcția mișcării nu este explicată, atunci v1 și v.2 trebuie să i se dea un semn diferit, de exemplu v1 pozitiv și v2 negativ.
1. Masa ambelor obiecte este aceeași
Dacă m1 = m2 atunci v1' = v2 și v.2' = v1.
Ce se întâmplă dacă cele două obiecte se mișcă în direcții opuse? De exemplu, dacă înainte de coliziune obiectul 1 se mișcă la dreapta și obiectul 2 se mișcă la stânga, atunci după coliziune obiectul 1 se mișcă la stânga (v1' = – v2) și obiectul 2 se mișcă spre dreapta (v2' = v1).
Ce se întâmplă dacă unul dintre obiecte este inițial nemișcat? De exemplu, dacă înainte de coliziune, două obiecte sunt nemișcate (v2 = 0) atunci după coliziune obiectul 1 este încă (v1' = 0) și obiectul 2 se mișcă cu aceeași viteză ca viteza inițială a obiectului 1 (v2' = v1Dacă înainte de coliziune, obiectul 1 se mișcă spre dreapta, atunci după coliziune, obiectul 2 se mișcă spre dreapta. Deci cele două obiecte își schimbă viteza.
Exemplu de probleme.
1. Două obiecte A (2 kg) și B (2 kg) se mișcă în direcții opuse cu viteze de 4 m/s și respectiv 2 m/s. Dacă obiectul A se ciocnește cu obiectul B într-o manieră perfect elastică, care este viteza finală a obiectului A și a obiectului B?
Pembahasan
Este cunoscut :
mA = 2 kg, mB = 2 kg
vA = 4 m/s, vB = -2 m/s
Întrebat : vA„și v”B"
Jawab :
vA' = -2 m/s și vB' = 4 m/s
După coliziune, obiectul A se mișcă cu o viteză de 2 m/s, iar obiectul B se mișcă cu o viteză de 4 m/s, unde direcția de mișcare a celor două obiecte este opusă. Dacă înainte de coliziune, obiectul A se mișcă spre dreapta, iar obiectul B se mișcă spre stânga, atunci după coliziune, obiectul A se mișcă spre stânga, iar obiectul B se mișcă spre dreapta.
2. Obiectul A (2 kg) se mișcă spre dreapta cu o viteză de 2 m/s și se ciocnește cu obiectul B (2 kg), care este nemișcat. Dacă cele două obiecte se ciocnesc elastic, care este viteza finală a obiectului A și a obiectului B?
Pembahasan
Este cunoscut :
mA = 2 kg, mB = 2 kg
vA = 2 m/s, vB = 0 m / s
Întrebat : vA„și v”B"
Jawab :
vA' = 0 și vB' = 2 m/s
După coliziune, obiectul A rămâne nemișcat, iar obiectul B se mișcă spre dreapta cu o viteză de 2 m/s.
2. Masele celor două obiecte sunt diferite
Dacă cele două obiecte au viteze și mase inițiale diferite (diferența este mică), atunci viteza finală este cunoscută folosind ecuațiile 1.10 și 1.11.
Dacă inițial obiectul 2 este staționar (v2 = 0) atunci ecuația 1.10 se transformă în ecuația 1.12, iar ecuația 1.11 se transformă în ecuația 1.13.
Dacă v2 = 0, m1 foarte mare, m2 foarte mic, atunci prin rezolvarea ecuațiilor 1.12 și 1.13 obținem v1' = v1 și v.2' = 2v1Dacă v2 = 0, m1 foarte mic, m2 este foarte mare, așa că prin rezolvarea ecuațiilor 1.12 și 1.13 obținem v1' = -v1 și v.2' = 0. Semnele pozitive și negative indică direcții opuse de mișcare a obiectului.
Exemplu de probleme.
1. Un obiect cu masa de 1 kg care se mișcă cu o viteză de 20 m/s lovește perfect elastic un perete. Care este viteza finală a obiectului și a peretelui?
Pembahasan
Este cunoscut :
mA = 1 kg, vA = 20 m/s, mB = foarte mare și vB = 0
Întrebat : vA„și v”B"
Jawab :
vA' = -20 m/s
vB' = 0
După coliziune, obiectul A sare cu o viteză de 20 m/s, iar obiectul B rămâne staționar. Dacă înainte de coliziune obiectul A se mișcă spre dreapta, atunci după coliziune obiectul A se mișcă spre stânga.
