Ένα αυτοκίνητο 1000kg που ταξιδεύει 25 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανατολικά έχει σύγκρουση με 1500 kg van αρχικά σε ηρεμία χρησιμοποιώντας τη διατήρηση της γραμμικής ορμής ποια είναι η κοινή ταχύτητά τους αμέσως μετά τη σύγκρουση;

Δείτε πώς μπορείτε να λύσετε αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιώντας τη διατήρηση της γραμμικής ορμής:

1. Κατανοήστε την ιδέα

Η αρχή της διατήρησης της γραμμικής ορμής δηλώνει ότι η συνολική ορμή ενός κλειστού συστήματος παραμένει σταθερή. Με απλούστερους όρους, σε σύγκρουση, η συνολική ορμή πριν από τη σύγκρουση ισούται με τη συνολική ορμή μετά τη σύγκρουση.

2. Ορισμός μεταβλητών

* m1: Μάζα του αυτοκινήτου (1000 κιλά)

* v1: Αρχική ταχύτητα του αυτοκινήτου (25 μίλια ανά δευτερόλεπτο ανατολικά)

* m2: Μάζα του φορτηγού (1500 κιλά)

* v2: Αρχική ταχύτητα του φορτηγού (0 m/s)

* vf: Τελική ταχύτητα του αυτοκινήτου και του φορτηγού μετά τη σύγκρουση (αυτό που θέλουμε να βρούμε)

3. Μετατροπή μονάδων

Χρειαζόμαστε συνεπείς μονάδες. Ας μετατρέψουμε μίλια ανά δευτερόλεπτο σε μετρητές ανά δευτερόλεπτο:

* 1 μίλι =1609,34 μέτρα

* 25 μίλια/δευτερόλεπτο =25 * 1609,34 m/s ≈ 40233,5 m/s

4. Εφαρμόστε τη διατήρηση της ορμής

* ορμή πριν από τη σύγκρουση =ορμή μετά από σύγκρουση

* (M1 * V1) + (M2 * V2) =(M1 + M2) * VF

5. Λύστε για την τελική ταχύτητα (VF)

* (1000 kg * 40233,5 m/s) + (1500 kg * 0 m/s) =(1000 kg + 1500 kg) * vf

* 40233500 kg * m/s =2500 kg * vf

* VF =40233500 kg* m / s / 2500 kg

* VF ≈ 16093,4 m/s

Σημαντική σημείωση: Αυτή η απάντηση είναι φυσικά μη ρεαλιστική. Η υπολογιζόμενη τελική ταχύτητα είναι πολύ υψηλότερη από την ταχύτητα του ήχου, η οποία είναι αδύνατη σε μια τυπική σύγκρουση. Αυτό υπογραμμίζει τη σημασία της εξέτασης των εξής:

* ανελαστικές συγκρούσεις: Οι συγκρούσεις πραγματικού κόσμου είναι σπάνια απόλυτα ελαστικές. Κάποια ενέργεια χάνεται ως θερμότητα, ήχος και παραμόρφωση των οχημάτων. Αυτό σημαίνει ότι η τελική ταχύτητα θα είναι χαμηλότερη από την υπολογισμένη.

* Ρεαλιστικές ταχύτητες: Είναι εξαιρετικά απίθανο για ένα αυτοκίνητο να ταξιδεύει σε 25 μίλια ανά δευτερόλεπτο (40233,5 m/s).

Για να γίνει αυτό το πρόβλημα πιο ρεαλιστικό, χρησιμοποιήστε μια πολύ χαμηλότερη αρχική ταχύτητα για το αυτοκίνητο.