Tabrakan Inelastis

Tabrakan Inelastis

Hukum kekekalan énergi kinétik teu lumaku dina tabrakan inelastis. Hukum kekekalan moméntum lumaku dina tabrakan inelastis upami teu aya gaya éksternal anu mangaruhan dua objék anu tabrakan. Dina tabrakan inelastis, dua objék ngahiji atanapi napel silih saatos tabrakan.

Conto patarosan 1.

Dua barang mibanda massa anu sami, nyaéta 1 kg. Barang ka-1 gerak dina bidang datar kalayan kecepatan 10 m/s teras tabrakan sareng barang ka-2 anu keur diam. Saatos tabrakan, dua barang éta ngahiji. Sabaraha kecepatan dua barang saatos tabrakan?

Dipikanyaho:

m₁ = 1 kg, m₂ = 1 kg, v₁ = 10 m/s, v₂ = 0

hayang : v'

Solusi:

m₁ v₁ +m₂ v₂ = (m₁ +m₂) v'

(1 kg)(10 m/s) + 0 = (1 kg + 1 kg) v'

10 kg m/s = (2 kg) v'

v' = 10 kg m/s : 2 kg = 5 m/s

Conto patarosan 2.

Tilu blok gerak dina laju 3 ms^-1 nabrak blok séjén anu keur diam.

Tumbukanana teu elastis. Urutan tina blok urang laju sanggeus tabrakan, ti nu panggedéna nepi ka nu pangleutiknanyaéta…

Solusi:

Gambar 1:

Moméntum ahir = momentum awal

m₁ v₁ +m₂ v₂ = (m₁ +m₂) di

(4m)(3) + (m)(0) = (4m + m) v

12m + 0 = (5m) v

12m = 5m v

v = 12m / 5m = 12/5 = 2.4 m/s

Gambar 2:

Moméntum ahir = Moméntum awal

m₁ v₁ +m₂ v₂ = (m₁ +m₂) di

(m)(3) + (3m)(0) = (m + 3m) v

3m + 0 = (4m) v

3m = 4m v

v = 3m / 4m = 3/4 = 0.75 m/s

Gambar 3:

m₁ v₁ +m₂ v₂ = (m₁ +m₂) di

(m)(3) + (m)(0) = (m + m) v

3m + 0 = (2m) v

3m = 2m v

v = 3m / 2m = 3/2 = 1.5 m/s

Conto patarosan 3.

Dua bal anu massana m₁ = 2 kg sareng m₂ = 1 kg gerak dina arah anu sabalikna kalawan laju v₁ = 2 ms^-1 jeung v₂ = 4 ms^-1 sakumaha anu dipidangkeun dina gambar di handap ieu. Upami tumbukan téh inelastis, sabaraha laju kadua bal saatos tumbukan?

Dipikanyaho:

Massa bal 1 (m₁) = 2 kg

Massa bal 2 (m₂) = 1 kg

Kagancangan bal 1 sateuacan tabrakan (v₁) = 2 m/dtk

Kagancangan bal 2 sateuacan tabrakan (v₂) = -4 m/dtk

Tanda tambah jeung minus nunjukkeun yén duanana bal gerak dina arah anu sabalikna.

hayang : Kecepatan bal saatos tabrakan (v')

Solusi:

m₁ v₁ +m₂ v₂ = (m₁ +m₂) v'

(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'

4 – 4 = (3) v'

0 = (3) v'

v' = 0

Conto patarosan 4.

Dua barang, A jeung B, anu beuratna 1.5 kg, silih deukeutan kalawan laju v._A = 4 ms^-1 jeung v_B = 5 ms^-1Upami tumbukan éta teu elastis, sabaraha laju kadua barang saatos tumbukan?

Dipikanyaho:

Massa barang A (m_A) = 1.5 kg

Massa objék B (m_B) = 1.5 kg

Kagancangan objék A sateuacan tabrakan (v_A) = 4 m/s (tanda tambah, ka katuhu)

Kagancangan objék B sateuacan tabrakan (v_B) = -5 m/s (tanda minus, ka kénca)

Dipilari: Kecepatan dua barang saatos tabrakan

Solusi:

Konservasi momentum linier:

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 m/s

Tanda minus nunjukkeun yén duanana objék bergerak ka kénca.

20 patarosan konseptual sareng jawaban ngeunaan tumbukan inelastis:

1. Pertanyaan: Naon anu ngahartikeun tumbukan inelastis? Jawab: Dina tabrakan inelastis, énergi kinétik henteu dilestarikan, sanaos moméntumna tetep. Sabagian énergi kinétik awal robah jadi bentuk énergi anu sanés.

2. Pertanyaan: Kumaha bédana tabrakan inelastis sampurna sareng tabrakan inelastis parsial? Jawab: Dina tumbukan inelastis sampurna, barang-barang bakal ngahiji sanggeus tumbukan. Dina tumbukan inelastis parsial, barang-barang bakal misah, tapi tetep aya leungitna énergi kinétik.

3. Pertanyaan: Naon anu tetep dilestarikan dina sadaya jinis tumbukan, kalebet anu inelastis? Jawab: Momentum salawasna dijaga dina sadaya tabrakan, henteu paduli élastisitasna.

4. Pertanyaan: Naha énergi kinétik henteu dijaga dina tumbukan inelastis? Jawab: Sababaraha énergi kinétik dirobah jadi bentuk énergi séjén, sapertos énergi poténsial, panas, atanapi sora.

5. Pertanyaan: Kumaha urang bisa ngaidéntifikasi tabrakan inelastis ngan saukur ku cara niténan kecepatan sateuacan jeung sanggeus tabrakan? Jawab: Total énergi kinétik sateuacan tabrakan bakal leuwih gedé tibatan total énergi kinétik sanggeus tabrakan.

6. Pertanyaan: Naha tabrakan inelastis ngan ukur tiasa lumangsung dina hiji diménsi? Jawab: Teu, tabrakan inelastis bisa kajadian dina hiji, dua, atawa tilu diménsi. Prinsipna tetep sarua, ngan itungan véktorna nu jadi leuwih kompléks.

7. Pertanyaan: Dina kontéks fisika partikel, naon hasil umum tina tabrakan inelastis? Jawab: Dina fisika partikel, tabrakan inelastis sering nyababkeun transformasi partikel anu tabrakan jadi partikel anu béda.

8. Pertanyaan: Kumaha anjeun tiasa nangtoskeun jumlah énergi anu leungit dina tabrakan inelastis? Jawab: Ku cara ngitung bédana antara total énergi kinétik awal jeung total énergi kinétik ahir.

9. Pertanyaan: Naha tumbukan inelastis henteu ngalanggar hukum kekekalan énergi? Jawab: Énergi tetep disimpen; éta ngan saukur dirobah tina hiji bentuk (kinetik) ka bentuk anu sanés (sapertos panas atanapi sora) tinimbang tetep murni salaku énergi kinetik.

10. Pertanyaan: Naha kaseueuran tabrakan di dunya nyata téh teu elastis? Jawab: Leres, kaseueuran tabrakan di dunya nyata henteu elastis sabab biasana aya sababaraha konvérsi énergi kinétik kana bentuk sanés.

11. Pertanyaan: Dina tumbukan inelastis, upami dua barang ngahiji, naon anu tiasa dicarioskeun ngeunaan gabungan kecepatanna? Jawab: Laju gabungan maranéhanana ditangtukeun ku konservasi moméntum. Dua objék éta bakal gerak kalawan laju anu sarua sanggeus tabrakan.

12. Pertanyaan: Kumaha koefisien restitusi aya patalina jeung tumbukan inelastis? Jawab: Koefisien restitusi, dilambangkeun salaku $e$, ngukur "kakuatan" tina tabrakan. Pikeun tabrakan inelastis sampurna, $e=0$.

13. Pertanyaan: Naha tumbukan inelastis bisa ngahasilkeun sora? Jawab: Tabrakan éta bisa nyababkeun geteran dina objék anu tabrakan, anu bisa ngahasilkeun gelombang sora dina média sakurilingna.

14. Pertanyaan: Naha énergi poténsial gravitasi tiasa janten faktor dina tabrakan inelastis? Jawab: Muhun, khususna upami tabrakan nyababkeun parobahan jangkungna atanapi posisi objék, anu ngarobih énergi kinétik janten énergi poténsial gravitasi.

15. Pertanyaan: Naha bal karét henteu ngalaman tumbukan anu teu elastis sampurna, sanaos "mantul"? Jawab: Bal karét ngalaman tumbukan élastis atanapi ampir élastis sabab condong nahan seueur énergi kinétikna sareng mantul deui. Éta henteu nempel babarengan, anu bakal janten ciri tina tumbukan inelastis sampurna.

16. Pertanyaan: Naha dua bal liat anu lemes tiasa nunjukkeun tumbukan anu teu elastis sampurna? Jawab: Muhun, sabab nalika dua bal liat anu lemes tabrakan, éta condong nempel babarengan sareng henteu mantul deui, anu mangrupikeun ciri tina tabrakan anu teu elastis sampurna.

17. Pertanyaan: Naha mungkin tabrakan inelastis lumangsung tanpa aya sora atanapi panas anu dihasilkeun? Jawab: Jarang, tapi mungkin. Énergina bisa dihamburkeun ku cara-cara halus lianna atawa disimpen salaku énergi poténsial internal.

18. Pertanyaan: Naha tumbukan inelastis tiasa dibalikkeun? Jawab: Sacara umum, tabrakan inelastis teu bisa dibalikkeun deui sabab konversi énergi kinétik kana bentuk séjén ngajadikeun hésé pikeun balik deui kana kaayaan awal.

19. Pertanyaan: Kumaha hubunganana résistansi hawa jeung tabrakan inelastis? Jawab: Résistansi hawa tiasa ngajantenkeun tabrakan langkung teu elastis ku cara ngaleungitkeun sababaraha énergi kinétik salaku panas.

20. Pertanyaan: Naha tabrakan inelastis gaduh implikasi dina desain kaamanan, sapertos zona remuk mobil? Jawab: Leres, zona crumple dina mobil dirancang pikeun ngalaman tabrakan inelastis, nyerep énergi kinétik sareng ngirangan gaya anu mangaruhan panumpang.

Tabrakan inelastis maénkeun peran penting dina ngartos hukum konservasi fisika sareng mangrupikeun bagian integral tina seueur aplikasi praktis sareng desain kaamanan.