esnek olmayan çarpışmalar

esnek olmayan çarpışmalar

Kinetik enerjinin korunumu yasası, esnek olmayan çarpışmalarda geçerli değildir. Momentumun korunumu yasası, yalnızca çarpışan iki cisme hiçbir dış kuvvet etki etmediği durumlarda esnek olmayan çarpışmalarda geçerlidir. Esnek olmayan bir çarpışmada, iki cisim çarpışmadan sonra birbirine yapışır veya birbirine bağlı kalır.

Örnek soru 1.

İki cismin kütlesi aynıdır, yani her ikisinin de kütlesi 1 kg'dır. Birinci cisim düzlem üzerinde 10 m/s hızla hareket ederken durmakta olan ikinci cisimle çarpışır. Çarpışmadan sonra iki cisim birbirine yapışır. Çarpışmadan sonra iki cismin hızı nedir?

Bilinenler:

m ₁ = 1 kg, m ₂ = 1 kg, v ₁ = 10 m/s, v ₂ = 0

Aranıyor : v'

Çözüm :

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

Örnek soru 2.

Üç blok 3 m/sn hızla hareket ederken, ^durmakta olan başka bir bloğa çarpıyor.

Çarpışma esnek olmayan bir çarpışmadır. Çarpışmadan sonra blokların hızlarının en büyükten en küçüğe doğru sıralaması şöyledir…

Çözüm :

Şekil 1 :

Son momentum = ilk 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

Şekil 2 :

Son momentum = İlk 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

Şekil 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

Örnek soru 3.

Kütleleri m₁ ₌ 2 kg ve m₂ _{= 1 kg olan iki top, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi zıt yönlerde sırasıyla v₁} = 2 ms⁻¹ ^ve v₂ ₌ 4 ms⁻¹ ^hızlarıyla hareket etmektedir . Çarpışma esnek olmayan bir çarpışma ise, çarpışmadan sonra her iki topun hızı ne olur?

Bilinenler:

Top 1'in kütlesi (m)₁) = 2 kilo

Topun kütlesi 2 (m ₂ ) = 1 kg

Çarpışmadan önce 1 numaralı topun hızı (v ₁ ) = 2 m/s

Çarpışmadan önce 2 numaralı topun hızı (v ₂ ) = -4 m/s

Artı ve eksi işaretleri, her iki topun da zıt yönlerde hareket ettiğini gösterir.

Aranıyor : Çarpışma sonrası topların hızı (v')

Çözüm :

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

Örnek soru 4.

_{Her birinin kütlesi 1.5 kg olan A ve B olmak üzere iki cisim, sırasıyla v A} = 4 ms⁻¹ ^ve v _B = 5 ms⁻¹ ^hızlarıyla birbirlerine doğru yaklaşıyorlar . Çarpışma esnek olmayan bir çarpışma ise, çarpışmadan sonra her iki cismin hızı ne olur?

Bilinenler:

A cisminin kütlesi (m _A ) = 1.5 kg

B nesnesinin kütlesi (m _B ) = 1.5 kg

Çarpışmadan önce A cisminin hızı (v _A ) = 4 m/s (artı işareti, sağa doğru)

Çarpışmadan önce B cisminin hızı (v _B ) = -5 m/s (eksi işareti sola doğru)

Aranan: Çarpışma sonrasında her iki cismin hızı

Çözüm :

Doğrusal momentumun korunumu:

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

Eksi işareti, her iki nesnenin de sola doğru hareket ettiğini gösterir.

Esnek olmayan çarpışmalar hakkında 20 kavramsal soru ve cevap:

1. Soru: Esnek olmayan çarpışmayı ne tanımlar? Cevap: Esnek olmayan bir çarpışmada, momentum korunurken kinetik enerji korunmaz. Başlangıçtaki kinetik enerjinin bir kısmı diğer enerji biçimlerine dönüşür.

2. Soru: Tamamen esnek olmayan bir çarpışma, kısmen esnek olmayan bir çarpışmadan nasıl farklıdır? Cevap: Tamamen esnek olmayan bir çarpışmada, cisimler çarpışmadan sonra birbirine yapışır. Kısmen esnek olmayan bir çarpışmada ise cisimler birbirinden ayrılır, ancak yine de kinetik enerji kaybı olur.

3. Soru: Esnek olmayan çarpışmalar da dahil olmak üzere tüm çarpışma türlerinde korunan şey nedir? Cevap: Momentum, esnekliklerinden bağımsız olarak tüm çarpışmalarda her zaman korunur.

4. Soru: Esnek olmayan çarpışmalarda kinetik enerji neden korunmaz? Cevap: Kinetik enerjinin bir kısmı potansiyel enerji, ısı veya ses gibi diğer enerji biçimlerine dönüşür.

5. Soru: Çarpışmadan önceki ve sonraki hızları gözlemleyerek esnek olmayan bir çarpışmayı nasıl belirleyebiliriz? Cevap: Çarpışmadan önceki toplam kinetik enerji, çarpışmadan sonraki toplam kinetik enerjiden daha büyük olacaktır.

6. Soru: Esnek olmayan çarpışmalar yalnızca tek boyutta mı meydana gelir? Cevap: Hayır, esnek olmayan çarpışmalar bir, iki veya üç boyutta meydana gelebilir. Prensipler aynı kalır, sadece vektör hesaplamaları daha karmaşık hale gelir.

7. Soru: Parçacık fiziği bağlamında, esnek olmayan çarpışmaların yaygın bir sonucu nedir? Cevap: Parçacık fiziğinde, esnek olmayan çarpışmalar genellikle çarpışan parçacıkların farklı parçacıklara dönüşmesiyle sonuçlanır.

8. Soru: Esnek olmayan bir çarpışmada kaybedilen enerji miktarını nasıl belirleyebilirsiniz? Cevap: Toplam başlangıç ​​kinetik enerjisi ile toplam son kinetik enerjisi arasındaki farkı hesaplayarak.

9. Soru: Esnek olmayan çarpışmalar neden enerji korunumu yasasını ihlal etmez? Cevap: Enerji hala korunur; sadece kinetik enerji olarak tamamen kalmak yerine bir formdan (kinetik) diğer formlara (ısı veya ses gibi) dönüştürülür.

10. Soru: Gerçek dünyadaki çarpışmaların çoğu esnek olmayan çarpışmalar mıdır? Cevap: Evet, gerçek dünyadaki çarpışmaların çoğu esnek olmayan çarpışmalardır çünkü genellikle kinetik enerjinin bir kısmı başka enerji biçimlerine dönüşür.

11. Soru: Esnek olmayan bir çarpışmada, iki cisim birbirine yapışırsa, birleşik hızları hakkında ne söylenebilir? Cevap: Birleşik hızları momentumun korunumu ilkesiyle belirlenir. Çarpışmadan sonra iki cisim ortak bir hızla hareket edecektir.

12. Soru: Esneklik katsayısı, esnek olmayan çarpışmalarla nasıl ilişkilidir? Cevap: Esneklik katsayısı, $�e$ ile gösterilir ve bir çarpışmanın "sıçrama özelliğini" ölçer. Tamamen esnek olmayan çarpışmalar için $yani\; e=0\text{'}dır$.

13. Soru: Esnek olmayan bir çarpışma neden ses üretebilir? Cevap: Çarpışma, çarpışan cisimlerde titreşimlere neden olabilir ve bu titreşimler çevredeki ortamda ses dalgaları oluşturabilir.

14. Soru: Yerçekimi potansiyel enerjisi, esnek olmayan çarpışmalarda bir faktör olabilir mi? Cevap: Evet, özellikle çarpışma sonucunda cisimlerin yüksekliğinde veya konumunda bir değişiklik meydana gelirse ve kinetik enerji yerçekimi potansiyel enerjisine dönüşürse.

15. Soru: Lastik toplar "zıplama" özelliğine sahip olmalarına rağmen neden tamamen esnek olmayan çarpışmalara girmezler? Cevap: Lastik toplar, kinetik enerjilerinin büyük bir kısmını koruyup geri sekme eğiliminde oldukları için esnek veya esnekliğe yakın çarpışmalara girerler. Tamamen esnek olmayan bir çarpışmanın özelliği olan yapışmazlar.

16. Soru: İki yumuşak kil topu tamamen esnek olmayan bir çarpışma sergileyebilir mi? Cevap: Evet, çünkü iki yumuşak kil topu çarpıştığında, birbirlerine yapışma eğilimindedirler ve geri sekmezler; bu da tamamen esnek olmayan bir çarpışmanın özelliğidir.

17. Soru: Ses veya ısı üretimi olmadan esnek olmayan bir çarpışmanın gerçekleşmesi mümkün müdür? Cevap: Nadirdir, ancak mümkündür. Enerji, diğer ince yollarla dağılabilir veya içsel potansiyel enerji olarak depolanabilir.

18. Soru: Esnek olmayan çarpışmalar tersine çevrilebilir mi? Cevap: Genel olarak, esnek olmayan çarpışmalar tersine çevrilemez çünkü kinetik enerjinin diğer enerji biçimlerine dönüşmesi, başlangıç ​​durumuna geri dönmeyi zorlaştırır.

19. Soru: Hava direnci, esnek olmayan çarpışmalarla nasıl ilişkilidir? Cevap: Hava direnci, kinetik enerjinin bir kısmını ısı olarak dağıtarak çarpışmaları daha esnek olmayan hale getirebilir.

20. Soru: Esnek olmayan çarpışmaların, otomobillerdeki ezilme bölgeleri gibi güvenlik tasarımlarında etkileri var mıdır? Cevap: Evet, otomobillerdeki ezilme bölgeleri, esnek olmayan çarpışmalara dayanacak şekilde tasarlanmıştır; bu sayede kinetik enerji emilir ve yolculara etki eden kuvvetler azaltılır.

Esnek olmayan çarpışmalar, fiziğin korunum yasalarını anlamada hayati bir rol oynar ve çok sayıda pratik uygulamada ve güvenlik tasarımında ayrılmaz bir unsurdur.