Σε ένα απομονωμένο ποδήλατο συστήματος 1 και 2 το καθένα με μάζα 30 kg συγκόλληση μετακόμισε προς τα δεξιά στο S ενώ άφησε 4 Τι είναι το μέγεθος o;

Ας σπάσουμε αυτό το πρόβλημα σύγκρουσης. Εδώ είναι πώς να το προσεγγίσετε:

Κατανόηση του προβλήματος

* απομονωμένο σύστημα: Αυτό σημαίνει ότι δεν ενεργούν οι εξωτερικές δυνάμεις στο σύστημα (όπως η τριβή ή η αντίσταση στον αέρα). Οι μόνες δυνάμεις είναι οι δυνάμεις των δύο ποδηλάτων μεταξύ τους κατά τη διάρκεια της σύγκρουσης.

* Διατήρηση της ορμής: Σε ένα απομονωμένο σύστημα, η συνολική ορμή πριν από τη σύγκρουση είναι ίση με τη συνολική ορμή μετά τη σύγκρουση. Αυτή είναι μια θεμελιώδης αρχή της φυσικής.

Μεταβλητές

* m₁ =m₂ =30 kg (Μάζα κάθε ποδηλάτου)

* v₁ =4 m/s (αρχική ταχύτητα ποδηλάτου 1 στα δεξιά)

* v₂ =-s m/s (αρχική ταχύτητα ποδηλάτου 2 προς τα αριστερά · χρησιμοποιούμε ένα αρνητικό σημάδι από τότε που κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση)

Ο στόχος

Πρέπει να βρούμε το μέγεθος του 's' (η αρχική ταχύτητα του ποδηλάτου 2).

Ρύθμιση των εξισώσεων

* ορμή πριν από τη σύγκρουση: p₁ + p₂ =(m₁ * v₁) + (m₂ * v₂)

* ορμή μετά τη σύγκρουση: p₁ ' + p₂' =(m₁ * v₁ ') + (m₂ * v₂')

Δεδομένου ότι το πρόβλημα ζητά το μέγεθος του 'S', δεν χρειάζεται να ανησυχούμε για την κατεύθυνση των ποδηλάτων μετά τη σύγκρουση. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι κολλάνε μαζί ως μία μάζα (απόλυτα ανελαστική σύγκρουση).

Εφαρμογή διατήρησης της ορμής

1. Πριν από τη σύγκρουση: (30 kg * 4 m/s) + (30 kg * -s m/s) =120 kg m/s - 30s kg m/s

2. μετά τη σύγκρουση: (30 kg + 30 kg) * v '=60 kg * v' (όπου V 'είναι η τελική ταχύτητα της συνδυασμένης μάζας)

3. Διατήρηση της ορμής: 120 kg m/s - 30s kg m/s =60 kg * v '

Χρειαζόμαστε περισσότερες πληροφορίες για να λύσουμε το 's'

Για να βρούμε το μέγεθος του 's', χρειαζόμαστε μια ακόμη πληροφορία:

* Η τελική ταχύτητα (V ') της συνδυασμένης μάζας μετά τη σύγκρουση. Αυτό είναι κρίσιμο επειδή συνδέει τη δυναμική πριν και μετά τη σύγκρουση.

Παράδειγμα

Ας πούμε ότι η τελική ταχύτητα της συνδυασμένης μάζας (V ') είναι 1 m/s. Τότε μπορούμε να λύσουμε για το 's':

120 kg m/s - 30s kg m/s =60 kg * 1 m/s

120 kg m/s - 30s kg m/s =60 kg m/s

-30 kg m/s =-60 kg m/s

S =2 m/s

Βασικό σημείο: Χωρίς την τελική ταχύτητα της συνδυασμένης μάζας, δεν μπορούμε να καθορίσουμε το μέγεθος του 's'.