Σε ένα απομονωμένο σύστημα δύο αυτοκίνητα το καθένα με μάζα 1500 kg Collide Car 2 είναι αρχικά σε κατάσταση ηρεμ. 1 κινείται 20 ms ποια είναι η τελική τους ταχύτητα;

Δείτε πώς μπορείτε να λύσετε αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιώντας τις αρχές της διατήρησης της ορμής:

Κατανόηση των εννοιών

* Διατήρηση της ορμής: Σε ένα απομονωμένο σύστημα (χωρίς εξωτερικές δυνάμεις), η συνολική ορμή πριν από μια σύγκρουση είναι ίση με τη συνολική ορμή μετά τη σύγκρουση.

* ορμή: Η ορμή (P) είναι το προϊόν της μάζας ενός αντικειμένου (M) και της ταχύτητας (V):P =MV

Ρύθμιση του προβλήματος

* αυτοκίνητο 1 (αρχική):

* Μάζα (M1) =1500 kg

* Αρχική ταχύτητα (v1i) =20 m/s

* Αρχική ορμή (P1I) =M1 * V1I =1500 kg * 20 m/s =30000 kg * m/s

* αυτοκίνητο 2 (αρχικό):

* Μάζα (M2) =1500 kg

* Αρχική ταχύτητα (v2i) =0 m/s (σε ηρεμία)

* Αρχική ορμή (P2i) =M2 * V2I =1500 kg * 0 m/s =0 kg * m/s

* Τελικές συνθήκες:

* Πρέπει να βρούμε την τελική ταχύτητα και των δύο αυτοκινήτων μετά τη σύγκρουση (V1F και V2F).

Εφαρμογή διατήρησης της ορμής

* Συνολική αρχική ορμή: p1i + p2i =30000 kg*m/s + 0 kg*m/s =30000 kg*m/s

* Συνολική τελική ορμή: P1F + P2F =(M1 * V1F) + (M2 * V2F)

Δεδομένου ότι η ορμή διατηρείται:

30000 kg * m/s =(1500 kg * v1f) + (1500 kg * v2f)

Απλοποίηση της εξίσωσης

* Διαχωρίστε και τις δύο πλευρές κατά 1500 kg:20 m/s =v1f + v2f

Χρειαζόμαστε μια ακόμη πληροφορία για να λύσουμε για τις τελικές ταχύτητες:

* Τύπος σύγκρουσης: Για να βρούμε τις τελικές ταχύτητες, πρέπει να γνωρίζουμε αν η σύγκρουση είναι τέλεια ελαστική (η κινητική ενέργεια διατηρείται) ή τέλεια ανελαστική (Τα αυτοκίνητα κολλάνε μαζί).

σενάρια:

* Τέλεια ανελαστική σύγκρουση: Τα αυτοκίνητα κολλάνε μαζί και κινούνται ως μία μονάδα. Αφήστε την τελική ταχύτητα της συνδυασμένης μάζας να είναι «VF».

* Σε αυτή την περίπτωση:20 m/s =2 * VF

* Επομένως, VF =10 m/s (και τα δύο αυτοκίνητα κινούνται στα 10 m/s μετά τη σύγκρουση)

* Τέλεια ελαστική σύγκρουση: Αυτό το σενάριο είναι πιο περίπλοκο. Πρέπει να εφαρμόσουμε και τη διατήρηση της κινητικής ενέργειας για να λύσουμε και τις δύο τελικές ταχύτητες.

Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε να εξερευνήσετε το τέλεια ελαστικό σενάριο σύγκρουσης. Περιλαμβάνει λίγο περισσότερη άλγεβρα!