問題を理解する
* 分離システム: これは、外力がシステムに作用していないことを意味します(摩擦や空気抵抗など)。 関係する唯一の力は、衝突中に互いに2つの自転車の力です。
* 運動量の保存: 孤立したシステムでは、衝突前の総勢いは衝突後の総勢いに等しくなります。これは物理学の基本原則です。
変数
* m₁=m₂=30 kg (各自転車の質量)
* v₁=4 m/s (右側の自転車1の初期速度)
* v₂=-s m/s (左の自転車2の初期速度。反対方向に移動しているため、ネガティブサインを使用します)
目標
「S」の大きさを見つける必要があります(自転車2の初期速度)。
方程式のセットアップ
* 衝突前の勢い: p₁ +p₂=(m₁ *v₁) +(m₂ *v₂)
* 衝突後の勢い: p₁ ' +p₂' =(m₁ *v₁ ') +(m₂ *v₂')
問題は「S」の大きさを求めているので、衝突後の自転車の方向を心配する必要はありません。 私たちは、それらが1つの質量(完全に非弾性衝突)として一緒に固執すると仮定することができます。
運動量の保存の適用
衝突前の1。 (30 kg * 4 m/s) +(30 kg * -s m/s)=120 kg m/s -30s kg m/s
衝突後の2。 (30 kg + 30 kg) * v '=60 kg * v'(ここで、v 'は結合された質量の最終速度です)
3。運動量の保存: 120 kg m/s -30s kg m/s =60 kg * v '
「s」を解決するには、より多くの情報が必要です
「S」の大きさを見つけるには、もう1つの情報が必要です。
* 衝突後の合計質量の最終速度(v ')。 これは、衝突の前後の勢いをリンクするため、非常に重要です。
例
合計質量(v ')の最終速度が1 m/sであるとしましょう。 その後、「S」を解決できます。
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
-30S kg m/s =-60 kg m/s
S =2 m/s
キーポイント: 組み合わせた質量の最終速度がなければ、「S」の大きさを決定することはできません。