Fizikia

Migongano Isiyo na Utulivu

Uhifadhi wa sheria ya nishati ya kinetiki hautumiki katika migongano ya inelastic. Uhifadhi wa sheria ya kasi unatumika katika migongano ya inelastic ikiwa tu hakuna nguvu ya nje inayofanya kazi kwenye vitu viwili vinavyogongana. Katika mgongano wa inelastic, vitu viwili hushikamana pamoja au huunganishwa baada ya mgongano.

Mfano wa swali la 1.

Vitu viwili vina uzito sawa, yaani kilo 1. Kitu 1 husogea kwenye ndege tambarare kwa kasi ya mita 10/s na kugongana na kitu cha pili ambacho kimepumzika. Baada ya mgongano, vitu hivyo viwili hushikamana. Kasi ya vitu hivyo viwili baada ya mgongano ni ipi?

Soma zaidi

Mgongano usio na mnyumbuliko mwingi

Katika migongano yenye unyumbufu kidogo, sheria ya uhifadhi wa kasi inatumika, huku uhifadhi wa sheria ya nishati ya kinetiki hautumiki. Wakati mgongano unapotokea, baadhi ya nishati ya kinetiki hubadilishwa kuwa nishati ya sauti, nishati ya joto, na nishati ya ndani. Matumizi ya neno elastic yanaonyesha kwamba baada ya mgongano, vitu hivyo viwili havishikamani pamoja bali hujirusha.

Mfano wa mgongano wa sehemu ya elastic ni mgongano wa pande moja wa marumaru mbili au mipira miwili ya bwawa.

Soma zaidi

Uhifadhi wa kasi ya mstari

Sheria ya uhifadhi wa kasi ya mstari inasema kwamba ikiwa hakuna nguvu ya nje inayofanya kazi kwenye vitu viwili vinavyogongana, kasi ya vitu kabla ya mgongano ni sawa na kasi ya vitu baada ya mgongano.

p₁ + uk₂ = uk₁ ' + p₂ ' ……………………….. Mlinganyo 1.4

m₁ v₁ +m₂ v₂ = m₁ v₁ ' + m₂ v₂ '

Ikiwa baada ya mgongano vitu vyote viwili vinashikamana,

m₁ v₁ +m₂ v₂ = (m₁ +m₂ ) v'

Soma zaidi

Migongano yenye unyumbufu kikamilifu

Mgongano wa vitu viwili huitwa mgongano wa elastic kikamilifu ikiwa kasi au nishati ya kinetiki ya kila kitu kabla ya mgongano ni sawa na kasi na nishati ya kinetiki ya kila kitu baada ya mgongano. Kwa maneno mengine, uhifadhi wa sheria ya kasi na uhifadhi wa sheria ya nishati ya kinetiki hutumika katika migongano ya elastic kikamilifu. Matumizi ya neno elastic yanaonyesha kwamba baada ya mgongano, vitu hivyo viwili havishikamani pamoja au havishikamani bali huruka. Kasi ya kila kitu huhifadhiwa.

Kasi ya kila kitu imehifadhiwa.

Soma zaidi

Kanuni ya nishati ya kazi-mitambo

Nadharia ya nishati ya kinetiki ya kazi inasema kwamba kazi halisi au kazi inayofanywa na nguvu halisi ni sawa na mabadiliko katika nishati ya kinetiki.

W_wavu = KWA_t – KWA_o = 1⁄2 m(v_t² - v_o²)

W_wavu = Kuna aina mbili za nguvu, yaani nguvu ya kihafidhina, na nguvu isiyo ya kihafidhina. Hivyo, kazi ya mtandao inaweza kuchukuliwa kuwa inajumuisha kazi inayofanywa na nguvu ya kihafidhina na kazi inayofanywa na nguvu isiyo ya kihafidhina.

W_c +W_nc = ΔKE

Soma zaidi

Kazi inayofanywa na vikosi vya kihafidhina Nishati inayowezekana

Chunguza kitu kinachosogea juu kwa wima na kisha kurudi kwenye nafasi yake ya awali baada ya kufikia urefu wa juu zaidi. Kitu kinaposogea juu kwa wima, uzito hufanya kazi hasi kwenye kitu hicho. Kitu kinaposogea juu, urefu wa kitu huongezeka. Kwa hivyo, nishati ya uvutano wa kitu huongezeka pia. Inaweza kuhitimishwa kuwa kazi hasi inayofanywa na uzito ni sawa na ongezeko la nishati ya uvutano wa kitu (PE).

Soma zaidi

Nguvu ya kihafidhina na nguvu isiyo ya kihafidhina

1. Nguvu ya Kihafidhina

1.1 Uzito (w)

Chunguza kitu kinachosogea juu kwa wima hadi kufikia urefu wa juu zaidi kabla ya kushuka kuelekea nafasi yake ya awali. Unaposogea juu kwa wima kwa h, uzito uko kinyume na ule wa kuhama. Kwa hivyo, uzito hufanya kazi hasi kwenye kitu hicho. 

W = wh (kwa sababu 180^o) = – wh = – mgh

Baada ya kufikia urefu wa juu zaidi, kitu hushuka chini kuelekea nafasi yake ya awali kwa h. Wakati wa kushuka chini, uzito uko katika mwelekeo sawa na uhamishaji. Kwa sababu uko katika mwelekeo sawa na uhamishaji, uzito hufanya kazi chanya.

Soma zaidi

Kanuni ya Nishati ya Kazi-Kinetiki

Ikiwa nguvu halisi inafanya kazi kwenye kitu, kitu hupata kasi ya juu (kitu hupata uhamishaji). Wakati kitu kinapata kasi ya juu, kasi ya kitu hubadilika. Kwa maneno mengine, kazi inayofanywa na nguvu halisi inahusiana na kasi ya awali na ya mwisho ya kitu.

Kazi inayofanywa kwenye kitu kwa nguvu ya wavu isiyobadilika ni:

W_wavu = ΣF s

Sheria ya pili ya Newton inasema kwamba ikiwa kuna nguvu halisi inayofanya kazi kwenye kitu, kitu hupata kasi.

Soma zaidi

Kazi iliyofanywa kwa nguvu

1.1 Ufafanuzi wa Kazi

Ukisukuma kitabu juu ya meza hadi kitabu kiondolewe, unaambiwa umefanya kazi kwenye kitabu. Ikiwa kitu kitaanguka chini kutokana na mvuto wa nguvu ya uvutano, nguvu ya uvutano inasemekana imefanya kazi kwenye kitu hicho. Kinyume chake, ukisukuma kitu kwa nguvu zako zote hadi kufikia hatua ya kutoa jasho jingi, lakini kitu hicho hakisogei hata kidogo, inasemekana hujafanya kazi yoyote kwenye kitu hicho. Katika maisha ya kila siku, watu wanaweza kusema kwamba umefanya kazi ngumu kwa kusukuma kitu hicho lakini katika Fizikia, hufanyi kazi kwenye kitu hicho kwa sababu hakukuwa na uhamisho wa kitu hicho.

Soma zaidi