Еластични и нееластични сблъсъци
1.21. Еластични и нееластични сблъсъци
Закон за запазване на механичната енергия и закона за запазване на инерцията да намери решения, за да се позволи механични проблеми в случаите, когато действат сили са неизвестни. Пример за такива проблеми е влиянието на взаимодействието на телата.
Взаимодействие с шокови органи често трябва да се справят в ежедневието в тази област и в областта на физиката (особено в областта на физиката атом и елементарни частици).
Ход (или катастрофа) се нарича преходно взаимодействие на органите, в резултат на което скоростта им се натъква на значителни промени. В момента на удара между тях са кратки шокови сили, стойността на който обикновено е неизвестна. Ето защо, чука не може да бъде наблюдаван директно от взаимодействието на законите на Нютон. Прилагане на законодателството на икономия на енергия и импулс в много случаи да се отстранят от разглеждане на самия процес на сблъсък и да получите на връзката между скоростта на тела преди и след сблъсък, заобикаляйки всички междинни стойности на тези количества.
Механиката често се използват два модела на взаимодействие шок - напълно еластична и напълно нееластично сблъсък.
Напълно нееластичен въздействие чук се нарича взаимодействието, при което се присъедини тяло (обединяват) един с друг и да се премести върху като едно тяло.
Когато напълно нееластично сблъсък механичната енергия не се запазва. Това е частично или напълно превърнати в вътрешната енергия на телата (нагряване).
Пример за напълно нееластично въздействие може да служи куршуми удари (или черупка) в балистична махало. Махалото е кутия с пясък маса М. суспендира за въжета (фиг. 1.21.1). Bullet маса m. лети хоризонтално на пропуска на кутията и остана в него. На отклонението на махалото може да се определи скоростта на куршум.
Означаваме скорост кутия с заседналата куршум в нея през времето според закона за запазване на инерцията
Конфитюри куршуми в пясъка е загуба на механичната енергия:
съотношение М на / (М + М) - съотношението на кинетичната енергия на куршума, което е преминало в вътрешната енергия на системата:
Тази формула е приложима не само за балистични махалото, но също така и да е нееластично сблъсък на две тела с различни маси.
За м <
По-нататъшното придвижване на махалото може да се изчисли с помощта на закона за запазване на механичната енергия:
където ч - максималната височина на повдигане на махалото. От тези отношения следва:
Чрез измерване на височина Н на опита на махалото лифта, може да се определи скоростта на куршум ст.
Перфектно еластична сблъсък се нарича сблъсък, в който механичната енергия се съхранява телефон система.
В много случаи, сблъсъка на атоми, молекули и елементарните частици се подчиняват на законите на перфектно еластичен сблъсък.
Когато напълно еластична сблъсък, заедно с правото на опазване на инерция закона за запазване на механичната енергия.
Прост пример за перфектно еластично сблъсък може да бъде два централни топки въздействие билярдни, една от които е бил преди състоянието на сблъсък на почивка (фиг. 1.21.2).
Централни топки волейбол наречени сблъсък, скоростта, с която топките преди и след удара са насочени по линията на центрове.
Абсолютно еластични топки централни изстрел
Като цяло, топки маса m 1 и m 2 сблъсък могат да бъдат неравни. Според закона за запазване на механичната енергия
Има υ1 - първа скорост топка преди сблъсъка, скоростта на втората топка υ2 0. ф = 1 и 2 - ф топки ускори след сблъсъка. Закон за запазване на инерцията за прогнози скорости на оста на координатната насочена по първа скорост топка преди да повлияе, написана под формата:
Имаме система от две уравнения. Тази система може да бъде решен да открие неизвестен скорост ф 1 и ф 2 топки след сблъсъка:
При специални случаи, където двете топки имат една и съща маса (m 1 = m 2), първата топка след удара спира (ф 1 = 0), а вторият се движи със скорост ф 2 = υ1. т. е. обменя топки скорости (и следователно инерция).
Ако сблъсъка на втория топката също имаше различен от нула скорост (υ2 ≠ 0), а след това този проблем лесно може да бъде намалена с предходната с преход към нова референтна рамка, която се движи равномерно по права линия със скорост от Y2 по отношение на "фиксирана" система. В тази система, втората топка почива преди сблъсъка, и първия закон на състав скорост има υ1 скорост "= υ1 - υ2. След като е определено от по-горе скорост формули ф 1 и ф 2 топки след сблъсъка в новата система, трябва да се направи преход обратно към "неподвижен" система.
По този начин, с помощта на законите на опазване на механична енергия и скорост, скоростта може да бъде определена след сблъсъка на топки, ако е известно, че скоростта на сблъсък.
Модел. Еластични и нееластични сблъсъци
Централната (челен) удари много рядко се приложат на практика, особено в случай на сблъсък на атоми или молекули. Когато noncentral еластичен скорост сблъсък на частиците (сфери) преди и след сблъсъка не се отнася по същия ред.
Особен вид noncentral еластична сблъсък въздействие може да слугува на двама билярдни топки, имащи еднаква тежест, за една от които на сблъсъка е фиксирана, а втората скорост не е насочена към централната линия на топки (фиг. 1.21.3).
Ексцентричен еластична сблъсък топки със същото тегло. г - параметър на въздействието
След почти център сблъсък топки летят под определен ъгъл един към друг. За определяне на скоростта след въздействие и трябва да се знае позицията на центъра на линия по време на въздействие или въздействие разстояние D (фиг. 1.21.3), т. Е. Разстоянието между две линии, изготвени чрез центровете на топки от топка успоредна вектор снаряд скорост. Ако масите на топките са същите, вектора на скоростта и топките след еластичния сблъсък винаги насочени перпендикулярно един към друг. Лесно е да се покаже, използвайки законите на опазване на импулс и енергия. Когато m 1 = m = 2 m тези закони стават:
Първият от тези уравнения показва, че скоростта вектори, и образуват триъгълник (импулса схема), а вторият - че за този триъгълник Питагоровата теорема, това означава, че е правоъгълна ... Ъгълът между краката и е равен на 90 °.
