Σε ένα απομονωμένο σύστημα δύο αυτοκίνητα το καθένα με μάζα 2500 kg c ollide car 1 είναι αρχικά σε ηρεμία, ενώ 2 κινείται 20 ποια είναι η ταχύτητά τους μετά τη σύγκρουση;
Κατανόηση των εννοιών
* Διατήρηση της ορμής: Σε ένα απομονωμένο σύστημα (χωρίς εξωτερικές δυνάμεις), η συνολική ορμή πριν από μια σύγκρουση ισούται με τη συνολική ορμή μετά τη σύγκρουση.
* ορμή: Η ορμή (P) υπολογίζεται ως ταχύτητα μάζας (M) (V):P =M * V
Ρύθμιση του προβλήματος
* αυτοκίνητο 1:
* Μάζα (M1) =2500 kg
* Αρχική ταχύτητα (v1i) =0 m/s (σε ηρεμία)
* αυτοκίνητο 2:
* Μάζα (M2) =2500 kg
* Αρχική ταχύτητα (v2i) =20 m/s
Υπολογισμοί
1. Αρχική ορμή: Η συνολική ορμή πριν από τη σύγκρουση είναι η ορμή του αυτοκινήτου 2, καθώς το αυτοκίνητο 1 είναι σε ηρεμία:
* Αρχική ορμή (PI) =M2 * V2I =2500 kg * 20 m/s =50000 kg * m/s
2. Τελική ορμή: Ας υποθέσουμε ότι η τελική ταχύτητα του αυτοκινήτου 1 είναι V1F και η τελική ταχύτητα του CAR 2 είναι V2F. Η συνολική ορμή μετά τη σύγκρουση είναι:
* Τελική ορμή (PF) =M1 * V1F + M2 * V2F
3. Διατήρηση της ορμής: Μπορούμε να ορίσουμε την αρχική και τελική ορμή ίση μεταξύ τους:
* PI =PF
* 50000 kg * m/s =2500 kg * v1f + 2500 kg * v2f
4. Επίλυση για τελικές ταχύτητες: Έχουμε μια εξίσωση και δύο άγνωστα (V1F και V2F). Για να το λύσουμε αυτό, χρειαζόμαστε πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τη σύγκρουση. Εδώ είναι τα δύο πιο συνηθισμένα σενάρια:
* Τέλεια ανελαστική σύγκρουση: Τα αυτοκίνητα κολλάνε μαζί μετά τη σύγκρουση. Σε αυτή την περίπτωση, έχουν την ίδια τελική ταχύτητα (V1F =V2F =VF). Μπορούμε να απλοποιήσουμε την εξίσωση:
* 50000 kg * m/s =2500 kg * vf + 2500 kg * vf
* 50000 kg * m/s =5000 kg * vf
* VF =10 m/s (και τα δύο αυτοκίνητα κινούνται μαζί στα 10 m/s μετά τη σύγκρουση)
* Ελαστική σύγκρουση: Η σύγκρουση είναι απόλυτα ελαστική, που σημαίνει ότι η κινητική ενέργεια διατηρείται επίσης. Αυτό απαιτεί έναν πιο περίπλοκο υπολογισμό και χρειαζόμαστε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον τύπο σύγκρουσης.
Συμπέρασμα
Για να προσδιορίσουμε τις τελικές ταχύτητες των αυτοκινήτων, πρέπει να γνωρίζουμε αν η σύγκρουση είναι απόλυτα ανελαστική ή ελαστική. Χωρίς αυτές τις πληροφορίες, δεν μπορούμε να λύσουμε για τις τελικές ταχύτητες.
