Hindi Elastikong Pagbangga
Ang batas ng konserbasyon ng kinetic energy ay hindi naaangkop sa mga inelastic collisions. Ang batas ng konserbasyon ng momentum ay naaangkop sa mga inelastic collisions kung walang panlabas na puwersa ang kumikilos sa dalawang bagay na nagbabanggaan. Sa isang inelastic collision, ang dalawang bagay ay nagdidikit o nagkakabit sa isa't isa pagkatapos ng banggaan.
Halimbawang tanong 1.
Dalawang bagay ang magkapareho ng masa, na 1 kg. Ang Bagay 1 ay gumagalaw sa isang patag na eroplano sa bilis na 10 m/s at bumangga sa bagay na pangalawa na hindi gumagalaw. Pagkatapos ng banggaan, ang dalawang bagay ay nagdikit. Ano ang bilis ng dalawang bagay pagkatapos ng banggaan?
Kilala:
m1 = 1 kg, m2 = 1 kg, v1 = 10 m/s, v2 = 0
Hinahanap : v'
solusyon:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) 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
Halimbawang tanong 2.
Tatlong bloke ang gumagalaw sa bilis na 3 ms -1 ang bumangga sa isa pang bloke na nakatigil.
Ang banggaan ay inelastic. Ang pagkakasunud-sunod ng bilis ng bloke pagkatapos ng banggaan, mula sa pinakamalaki hanggang sa pinakamaliit ay…
solusyon:
Pigura 1:
Pangwakas na momentum = paunang momentum
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(4m)(3) + (m)(0) = (4m + m) v
12m + 0 = (5m) v
12m = 5m v
v = 12m / 5m = 12/5 = 2.4 m/s
Pigura 2:
Pangwakas na momentum = Paunang momentum
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(m)(3) + (3m)(0) = (m + 3m) v
3m + 0 = (4m) v
3m = 4m v
v = 3m / 4m = 3/4 = 0.75 m/s
Pigura 3:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(m)(3) + (m)(0) = (m + m) v
3m + 0 = (2m) v
3m = 2m v
v = 3m / 2m = 3/2 = 1.5 m/s
Halimbawang tanong 3.
Dalawang bola na may masa na m1 = 2 kg at m2 = 1 kg ang gumagalaw sa kabaligtaran ng direksyon na may bilis na v1 = 2 ms -1 at v2 = 4 ms -1 gaya ng ipinapakita sa larawan sa ibaba. Kung ang isang banggaan ay inelastic, ano ang bilis ng parehong bola pagkatapos ng banggaan?
Kilala:
Masa ng bola 1 (m1) = 2 kilo
Masa ng bola 2 (m² ) = 1 kg
Bilis ng bola 1 bago ang banggaan (v 1 ) = 2 m/s
Bilis ng bola 2 bago ang banggaan (v 2 ) = -4 m/s
Ang mga simbolo ng plus at minus ay nagpapahiwatig na ang parehong bola ay gumagalaw sa magkabilang direksyon.
Hinahanap : Bilis ng mga bola pagkatapos ng banggaan (v')
solusyon:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'
4 – 4 = (3) v'
0 = (3) v'
v' = 0
Halimbawang tanong 4.
Dalawang bagay, A at B, na may masa ng bawat bagay, ay 1.5 kg ang magkalapit na may bilis na v A = 4 ms -1 at v B = 5 ms -1 . Kung ang banggaan ay inelastic, ano ang bilis ng parehong bagay pagkatapos ng banggaan?
Kilala:
Mass ng bagay A (mA ) = 1.5 kg
Masa ng bagay B (m B ) = 1.5 kg
Bilis ng bagay A bago ang banggaan (v A ) = 4 m/s (tandang plus, pakanan)
Bilis ng bagay B bago ang banggaan (v B ) = -5 m/s (minus sign, pakaliwa)
Hinahangad: Ang bilis ng parehong bagay pagkatapos ng banggaan
solusyon:
Konserbasyon ng linear momentum:
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
Ang simbolong minus ay nagpapahiwatig na ang parehong bagay ay gumagalaw pakaliwa.
20 konseptwal na tanong at sagot tungkol sa mga hindi elastikong banggaan:
1. Tanong: Ano ang kahulugan ng isang inelastic collision? Sagot: Sa isang inelastic collision, ang kinetic energy ay hindi nakonserba, bagama't ang momentum ay nakonserba. Ang ilan sa mga paunang kinetic energy ay nababago sa iba pang anyo ng enerhiya.
2. Tanong: Paano naiiba ang isang banggaang perpektong inelastiko sa isang banggaang bahagyang inelastiko? Sagot: Sa isang banggaang perpektong inelastiko, ang mga bagay ay magkakadikit pagkatapos ng banggaan. Sa isang banggaang bahagyang inelastiko, ang mga bagay ay naghihiwalay, ngunit mayroon pa ring pagkawala ng kinetic energy.
3. Tanong: Ano ang nananatiling nakakonserba sa lahat ng uri ng banggaan, kabilang ang mga hindi elastiko? Sagot: Ang momentum ay palaging nakakonserba sa lahat ng banggaan, anuman ang kanilang elastisidad.
4. Tanong: Bakit hindi natitipid ang kinetic energy sa mga inelastic collisions? Sagot: Ang ilan sa kinetic energy ay nababago sa iba pang anyo ng enerhiya, tulad ng potential energy, init, o tunog.
5. Tanong: Paano matutukoy ang isang hindi elastikong banggaan sa pamamagitan lamang ng pag-obserba sa mga bilis bago at pagkatapos ng banggaan? Sagot: Ang kabuuang kinetic energy bago ang banggaan ay magiging mas malaki kaysa sa kabuuang kinetic energy pagkatapos ng banggaan.
6. Tanong: Maaari bang mangyari ang mga banggaang inelastic sa isang dimensyon lamang? Sagot: Hindi, ang mga banggaang inelastic ay maaaring mangyari sa isa, dalawa, o tatlong dimensyon. Ang mga prinsipyo ay nananatiling pareho, ngunit ang mga kalkulasyon ng vector ay nagiging mas kumplikado.
7. Tanong: Sa konteksto ng particle physics, ano ang karaniwang resulta ng mga inelastic collision? Sagot: Sa particle physics, ang mga inelastic collision ay kadalasang nagreresulta sa pagbabago ng mga nagbabanggaang particle tungo sa iba't ibang particle.
8. Tanong: Paano mo matutukoy ang dami ng enerhiyang nawawala sa isang hindi elastikong banggaan? Sagot: Sa pamamagitan ng pagkalkula ng pagkakaiba sa pagitan ng kabuuang panimulang kinetikong enerhiya at ng kabuuang panghuling kinetikong enerhiya.
9. Tanong: Bakit hindi nilalabag ng mga hindi elastikong banggaan ang batas ng konserbasyon ng enerhiya? Sagot: Ang enerhiya ay nananatiling nakakonserba; ito ay kino-convert lamang mula sa isang anyo (kinetiko) patungo sa iba (tulad ng init o tunog) sa halip na manatiling purong kinetikong enerhiya.
10. Tanong: Karamihan ba sa mga banggaan sa totoong mundo ay inelastic? Sagot: Oo, karamihan sa mga banggaan sa totoong mundo ay inelastic dahil karaniwang mayroong ilang conversion ng kinetic energy sa iba pang mga anyo.
11. Tanong: Sa isang hindi elastikong banggaan, kung ang dalawang bagay ay magkadikit, ano ang masasabi tungkol sa kanilang pinagsamang bilis? Sagot: Ang kanilang pinagsamang bilis ay natutukoy sa pamamagitan ng konserbasyon ng momentum. Ang dalawang bagay ay kikilos na may parehong bilis pagkatapos ng banggaan.
12. Tanong: Paano nauugnay ang koepisyent ng restitution sa mga inelastic collisions? Sagot: Ang koepisyent ng restitution, na tinutukoy bilang , ay sumusukat sa "bounceness" ng isang banggaan. Para sa mga perpektong inelastic collisions, �=0 .
13. Tanong: Bakit maaaring magdulot ng tunog ang isang hindi elastikong banggaan? Sagot: Ang banggaan ay maaaring magdulot ng mga panginginig ng boses sa mga bagay na nagbabanggaan, na maaaring magdulot ng mga sound wave sa nakapalibot na medium.
14. Tanong: Maaari bang maging salik ang gravitational potential energy sa mga inelastic collisions? Sagot: Oo, lalo na kung ang banggaan ay nagreresulta sa pagbabago sa taas o posisyon ng mga bagay, na nagko-convert ng kinetic energy sa gravitational potential energy.
15. Tanong: Bakit ang mga bolang goma ay hindi sumasailalim sa mga banggaang ganap na hindi elastiko, kahit na ito ay "tumalbog"? Sagot: Ang mga bolang goma ay sumasailalim sa mga banggaang elastiko o halos elastiko dahil may posibilidad silang mapanatili ang malaking bahagi ng kanilang kinetic energy at tumalbog pabalik. Hindi sila nagdidikit, na magiging katangian ng isang banggaang ganap na hindi elastiko.
16. Tanong: Maipapakita ba ng dalawang malambot na bolang luwad ang isang perpektong hindi elastikong banggaan? Sagot: Oo, dahil kapag nagbanggaan ang dalawang malambot na bolang luwad, may posibilidad silang magdikit at hindi tumalbog pabalik, na katangian ng isang perpektong hindi elastikong banggaan.
17. Tanong: Posible bang mangyari ang isang hindi elastikong banggaan nang walang anumang tunog o init na nalilikha? Sagot: Bihira ito, ngunit posible. Ang enerhiya ay maaaring mawala sa iba pang banayad na paraan o maiimbak bilang panloob na potensyal na enerhiya.
18. Tanong: Maaari bang baligtarin ang mga banggaang inelastiko? Sagot: Sa pangkalahatan, ang mga banggaang inelastiko ay hindi nababaligtad dahil ang pagbabago ng kinetic energy sa ibang mga anyo ay nagpapahirap na bumalik sa panimulang estado.
19. Tanong: Paano nauugnay ang resistensya ng hangin sa mga banggaang hindi elastiko? Sagot: Ang resistensya ng hangin ay maaaring gawing mas hindi elastiko ang mga banggaan sa pamamagitan ng pagpapakalat ng ilan sa kinetic energy bilang init.
20. Tanong: May implikasyon ba ang mga inelastic collision sa mga disenyo ng kaligtasan, tulad ng mga crumple zone ng kotse? Sagot: Oo, ang mga crumple zone sa mga kotse ay idinisenyo upang sumailalim sa mga inelastic collision, na sumisipsip ng kinetic energy at binabawasan ang mga puwersang kumikilos sa mga sakay.
Ang mga hindi elastikong banggaan ay may mahalagang papel sa pag-unawa sa mga batas ng konserbasyon ng pisika at mahalaga sa maraming praktikal na aplikasyon at mga disenyo ng kaligtasan.
