衝突する物体/システムの最大運動エネルギーが失われると、物理学では非弾性衝突が発生します。完全な非弾性衝突では、衝突する粒子がくっつきます。このような場合、失われた運動エネルギーは 2 つの物体を結合するために使用されます。運動量とエネルギーの保存は、衝突の問題を解決するために一般的に使用されます。
衝突の定義は?
衝突は、2 つ以上のオブジェクトが衝突し、短時間互いに力を及ぼすときに発生します。 2 つのカテゴリに分けられます:
- 非弾性衝突
- 弾性衝突
この記事では、非弾性衝突、完全非弾性衝突、それらの公式、および 2 次元での非弾性衝突について説明します。それぞれを個別に見てみましょう。周りを見てください。
非弾性衝突の定義は?
運動エネルギーが失われる衝突は、非弾性衝突として知られています。システムの運動量は非弾性衝突で保存されますが、運動エネルギーは保存されません。これは、ある運動エネルギーが別のものに移動するためです。犯人は、熱エネルギー、音響エネルギー、および材料の変形である可能性が最も高い.
2 つの類似したトロリーが互いに接近しているとします。それらは衝突しますが、台車には磁気カプラーが装備されているため、衝突によって互いに結合し、1 つの連結された塊になります。最大量の運動エネルギーが失われているため、このタイプの衝突は完全に非弾性です。これは、最終的な運動エネルギーがゼロであることを必ずしも意味しません。勢いを維持する必要があります。
非弾性衝突の例
私たちが日常生活で目にする衝突の大部分は、非弾性衝突です。以下はその一部のリストです。
実世界での非弾性衝突の例
- ボールが一定の高さから投げられ、元の位置に戻らない
- 柔らかい泥のボールを壁に向かって投げると、壁にくっつきます。
- 2 台の車両による事故
- 木にぶつかる車
完全に非弾性の衝突
完全な非弾性衝突は、非弾性衝突の特殊なケースです。 2 つのオブジェクトが衝突すると、くっつきます。たとえば、湿った泥のボールを壁に向かって投げると、壁にくっつきます。
完全に非弾性的な衝突の例はありますか?
弾道振り子は、非弾性衝突を生み出す貴重な装置です。弾道振り子は、近代的な計測器が登場するまで、発射体の速度を測定するために広く使用されていました.
この装置では、吊り下げられた重い木製のブロックに発射体が発射されます。最初は、木製のブロックは静止しています。発射物は、ブロックに衝突した後、ブロックに埋め込まれます。一部の運動エネルギーは熱と音に変換され、ブロックの変形に使用されます。一方、勢いは維持されなければなりません。
その結果、ブロックはすぐに離れてスイングします。ブロックは、衝突後に振り子のように動作し、総機械エネルギーを保存します。その結果、スイングの最大高さを使用して衝突後のブロックの運動エネルギーを計算し、運動量保存を使用して発射体の初速度を計算できます。
非弾性衝突式
非弾性衝突の速度と質量を計算するには、非弾性衝突公式が使用されます。 2 つの物体が非弾性条件下で衝突したときの最終的な速度は、次の式で与えられます:
どこで、
- V は最終速度です。
- M1 は最初の物体のキログラム単位の質量、M2 は 2 番目の物体のキログラム単位の質量です。
- V1 (m/s) は最初のオブジェクトの初速度です。
- V2 (m/s) は 2 番目のオブジェクトの初速度です。
非弾性衝突の速度はどのように計算しますか?
例 :
移動物体の質量は 4 kg、初速度は 5 ms-1 で、静止物体の質量は 5 kg です。では、動く物体の初速度を求めますか?
与えられた :
静止物体の質量 (m1) =5 kg
移動物体の質量 (m2) =4 kg
移動物体の速度 (v1) =5 ms-1
解決策 :
この式に与えられた値を代入してください
二次元の非弾性衝突
2 次元の非弾性衝突では、運動量保存が各軸に沿って個別に適用されます。運動量はベクトル方程式であるため、各次元には運動量保存方程式が 1 つしかありません。同様に、エネルギー保存方程式は 1 つしかありません。
質量m1の物体が静止している質量m2の別の物体と衝突すると、両者は反対方向に移動します。さらに、これら 2 つの質量の線形運動量は、2 次元の相互作用で保存されます。 x 軸と y 軸に沿ったコンポーネントには、次の方程式が含まれます:
この衝突現象は、キャロムやビリヤードなどをプレイしているときに見られます。
非弾性衝突運動エネルギー
非弾性衝突では運動エネルギーは保存されません。内部摩擦により、運動エネルギーが失われます。原子の振動エネルギーに変化し、加熱効果と物体の変形を引き起こす可能性があります。
問題を解決しましょう:
男が重さ 300 kg の車を運転し、東方向に 20 m/s の速度で移動しています。彼は、停止信号で停止した質量 400 kg の別の車に衝突しました。衝突後、両方の車がくっつきます。車の最終速度は?
解決策 :
与えられた 、
1号車の質量はM1=300kg
2号車の質量はM2=400kg
1号車の速度はV1=20m/s
車 2 の速度は V2 =0m/s です
運動量保存則によれば、衝突前と衝突後の運動量は同じ値になります。 Pi =Pf
したがって、衝突後、両方の車は 8.57 m/s の速度で移動します。
結論
非弾性衝突では、運動エネルギーは保存されません。ここで、式、用語、例、およびアプリケーションを含む、非弾性衝突の基本的な理解が必要です。この記事が、非弾性衝突の問題をすべて解決するのに役立つことを願っています。
