MGA HINDI SINASADYANG PAG-CRASH: SA ISANG SUKAT AT HALIMBAWA - PISIKAL - 2025

Ang hindi pagbagsak ng mga pagbagsak o hindi mabuting pagbangga ay isang maikli at matinding pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang bagay na kung saan ang dami ng kilusan ay mananatili, ngunit hindi ang kinetic na enerhiya, na binago ang porsyento ng ilang iba pang anyo ng enerhiya.

Ang mga pag-crash o banggaan ay madalas sa kalikasan. Ang mga particle ng subatomic ay bumangga sa napakataas na bilis, habang maraming mga palakasan at laro ang binubuo ng patuloy na pagbangga. Kahit na ang mga kalawakan ay may kakayahang bumangga.

Larawan 1. Pag-crash ng kotse sa pagsubok. Pinagmulan: Pixabay

Sa katunayan, ang momentum ay natipid sa anumang uri ng banggaan, hangga't ang mga nakabangga na mga partido ay bumubuo ng isang nakahiwalay na sistema. Kaya sa ganitong kahulugan ay walang problema. Ngayon, ang mga bagay ay may enerhiya na kinetic na nauugnay sa kilusan na mayroon sila. Ano ang maaaring mangyari sa enerhiya na iyon kapag tumama?

Ang mga panloob na puwersa na naganap sa panahon ng pagbangga sa pagitan ng mga bagay ay matindi. Kung ipinahayag na ang enerhiya ng kinetic ay hindi pinangalagaan, nangangahulugan ito na ito ay binago sa iba pang mga uri ng enerhiya: halimbawa, sa enerhiya ng tunog (isang nakamamanghang pagbangga ay may natatanging tunog).

Higit pang mga posibilidad ng paggamit para sa kinetic enerhiya: frictional heat, at syempre ang hindi maiiwasang pagpapapangit na sumailalim sa mga bagay kapag bumangga sila, tulad ng mga katawan ng mga kotse sa figure sa itaas.

Mga halimbawa ng pagbagsak ng hindi sinasadya

- Dalawang masa ng plasticine na nagbanggaan at mananatiling magkasama, gumagalaw bilang isang piraso pagkatapos ng pagbangga.

- Isang goma na bola na bumagsak sa isang pader o sahig. Ang deform ng bola kapag tumama sa ibabaw.

Hindi lahat ng enerhiya ng kinetic ay binago sa iba pang mga uri ng enerhiya, na may kaunting mga pagbubukod. Ang mga bagay ay maaaring mapanatili ang isang tiyak na halaga ng enerhiya na ito. Mamaya makikita natin kung paano makalkula ang porsyento.

Kapag magkadikit ang mga nagbabanggaan, ang banggaan ay tinatawag na perpektong hindi maganda, at ang dalawa ay madalas na nagtatapos nang magkakasabay.

Perpektong inelastic na banggaan sa isang sukat

Ang banggaan sa figure ay nagpapakita ng dalawang bagay ng iba't ibang masa m ₁ at m ₂ , na lumilipat patungo sa bawat isa na may mga bilis ng v _i1 at v _i2 ayon sa pagkakabanggit. Ang lahat ay nangyayari sa pahalang, iyon ay, isang pagbangga sa isang sukat, ang pinakamadaling pag-aralan.

Larawan 2. Pagbabanggaan sa pagitan ng dalawang partikulo ng iba't ibang masa. Pinagmulan: ginawa ng sarili.

Nagbangga ang mga bagay at pagkatapos ay magkadikit na lumilipat sa kanan. Ito ay isang perpektong hindi sinasadyang pagbangga, kaya kailangan nating panatilihin ang momentum:

Ang momentum ay isang vector na ang mga unit ng SI ay N. Sa sitwasyon na inilarawan, ang notasyon ng vector ay maaaring ma-dispense kapag nakikitungo sa mga banggaan sa isang sukat:

Ang momentum ng system ay ang vector kabuuan ng momentum ng bawat maliit na butil.

Ang pangwakas na bilis ay ibinigay ng:

Coefficient of restitution

Mayroong isang dami na maaaring magpahiwatig kung paano nababanat ang isang pagbangga. Ito ay ang koepisyent ng pagpapanumbalik, na kung saan ay tinukoy bilang negatibong positibo sa pagitan ng kamag-anak na tulin ng mga particle pagkatapos ng pagbangga at ang kamag-anak na tulin bago ang pagbangga.

Hayaan ang u _{1 at} u _{2 ay maging} ang bawat bilis ng mga particle sa una. At hayaan ang v ₁ at v _{2 na maging} magkaparehong panghuling tulin. Ang matematika ang koepisyent ng pagpapanumbalik ay maipahayag bilang:

- Kung ε = 0 katumbas ito sa pagpapatunay na v ₂ = v ₁ . Nangangahulugan ito na ang pangwakas na bilis ay pareho at ang pagbangga ay hindi maginhawa, tulad ng inilarawan sa nakaraang seksyon.

- Kapag ang ε = 1 ay nangangahulugan na ang mga kamag-anak na tulin nang pareho bago at pagkatapos ng pagbangga ay hindi nagbabago, sa kasong ito ang pagbangga ay nababanat.

- At kung 0 <ε <1 bahagi ng kinetic energy ng banggaan ay nabago sa ilang iba pang mga energies na nabanggit sa itaas.

Paano matukoy ang koepisyent ng pagpapanumbalik?

Ang koepisyent ng pagpapanumbalik ay nakasalalay sa klase ng mga materyales na kasangkot sa banggaan. Ang isang napaka-kagiliw-giliw na pagsubok upang matukoy kung paano ang nababanat ng isang materyal ay upang gumawa ng mga bola ay ihulog ang bola sa isang nakapirming ibabaw at sukatin ang taas ng tumabok.

Larawan 3. Paraan upang matukoy ang koepisyent ng pagpapanumbalik. Pinagmulan: ginawa ng sarili.

Sa kasong ito, ang nakapirming plate ay palaging may bilis 0. Kung ito ay itinalaga index 1 at ang ball index 2 ay:

Sa simula ay iminungkahi na ang lahat ng enerhiya ng kinetic ay maaaring mabago sa iba pang mga uri ng enerhiya. Pagkatapos ng lahat, ang enerhiya ay hindi nawasak. Posible bang ang gumagalaw na mga bagay ay mabangga at magkasama upang makabuo ng isang solong bagay na biglang magpahinga? Hindi ito madaling isipin.

Gayunpaman, isipin natin na nangyayari ito sa iba pang paraan, tulad ng sa isang pelikulang nakikita nang baligtad. Kaya ang bagay ay una sa pahinga at pagkatapos ay sumabog ang pagkalat sa iba't ibang mga bahagi. Ang sitwasyong ito ay ganap na posible: ito ay isang pagsabog.

Kaya ang pagsabog ay maaaring isipin bilang isang perpektong hindi sinasadyang pagbangga na tiningnan pabalik sa oras. Ang momentum ay natipid din, at maipapahayag na:

Mga Halimbawa ng Nagtrabaho

-Ehersisyo 1

Ito ay kilala mula sa mga sukat na ang koepisyent ng pagpapanumbalik ng bakal ay 0.90. Ang isang bakal na bola ay ibinaba mula sa taas na 7 m papunta sa isang nakapirming plato. Kalkulahin:

a) Gaano kataas ang bounce nito.

b) Gaano katagal ang tumatagal sa pagitan ng unang pakikipag-ugnay sa ibabaw at pangalawa.

Solusyon

a) Ang equation na ibinahagi dati sa seksyon sa pagtukoy ng koepisyent ng pagpapanumbalik ay ginagamit:

Ang taas h ₂ ay na-clear :

0.90 ² . 7 m = 5.67 m

b) Para sa pagtaas ng 5.67 metro, kinakailangan ng isang bilis ng:

t _max = v _o / g = (10.54 / 9.8 s) = 1.08 s.

Ang oras na kinakailangan upang bumalik ay pareho, samakatuwid ang kabuuang oras upang umakyat sa 5.67 metro at bumalik sa panimulang punto ay dalawang beses ang maximum na oras:

t _flight = 2.15 s.

-Exercise 2

Ang figure ay nagpapakita ng isang bloke ng kahoy ng mass M na nakabitin sa pahinga sa pamamagitan ng mga string ng haba sa mode ng pendulum. Ito ay tinatawag na isang ballistic pendulum at ginagamit upang masukat ang bilis v ng pagpasok sa isang bullet ng mass m. Ang mas mabilis na bala ay tumama sa bloke, ang mas mataas na h ay tumataas ito.

Ang bullet sa imahe ay naka-embed sa bloke, samakatuwid ito ay isang ganap na hindi mabuting pagkabigla.

Larawan 4. Ang ballistic pendulum.

Ipagpalagay na ang isang 9.72-g bala ay tumama sa bloke ng masa 4.60 kg, pagkatapos ang pagpupulong ay tumaas ng 16.8 cm mula sa balanse. Ano ang bilis ng v?

Solusyon

Sa panahon ng pagbangga, ang momentum ay natipid at ang u _f ay ang bilis ng kabuuan, sa sandaling ang bala ay na-embed ang sarili sa block:

Ang bloke ay sa una ay nagpapahinga, habang ang bala ay naglalayong sa target na may bilis v:

Ang U _f ay hindi pa kilala , ngunit pagkatapos ng pagbangga ng mekanikal na enerhiya ay natipid, ito ang kabuuan ng gravitational potensyal na enerhiya U at ang kinetic energy K:

Paunang lakas ng mekanikal = Pangwakas na pang-mechanical na enerhiya

Ang potensyal na potensyal na enerhiya ay nakasalalay sa taas na naabot ng set. Para sa posisyon ng balanse, ang paunang taas ay ang isa na kinuha bilang antas ng sanggunian, samakatuwid:

Salamat sa bala, ang hanay ay may kinetic enerhiya K _o , na na-convert sa potensyal na potensyal na enerhiya kapag ang set ay umabot sa pinakamataas na taas h. Ang enerhiya ng kinetic ay ibinibigay ng:

Sa una ang kinetic enerhiya ay:

Alalahanin na ang bala at ang bloke ay bumubuo ng isang solong object ng mass M + m. Ang potensyal na potensyal na enerhiya kapag naabot nila ang kanilang maximum na taas ay:

Kaya:

-Exercise 3

Ang bagay sa figure ay sumabog sa tatlong mga fragment: dalawa ng pantay na masa at isang mas malaki sa isang 2m mass. Ipinapakita ng figure ang bilis ng bawat fragment pagkatapos ng pagsabog. Ano ang paunang bilis ng bagay?

Larawan 5. Ang bato na sumabog sa 3 mga fragment. Pinagmulan: ginawa ng sarili.

Solusyon

Ang problemang ito ay nangangailangan ng paggamit ng dalawang coordinates: x at y, dahil ang dalawa sa mga fragment ay may mga vertical na tulin, habang ang natitira ay may pahalang na tulin.

Ang kabuuang masa ng bagay ay ang kabuuan ng masa ng lahat ng mga fragment:

Ang momentum ay natipid pareho sa x-axis at sa y-axis, hiwalay na ito ay nakasaad:

1. 4m. u _x = mv ₃
2. 4m. u _y = m. 2v ₁ - 2m. v ₁

Tandaan na ang malaking fragment ay gumagalaw sa bilis v1, upang ipahiwatig ang katotohanang ito ay isang negatibong senyales na inilagay dito.

Mula sa pangalawang equation ay sumusunod kaagad na u _y = 0, at mula sa una ay nalutas namin agad para sa ux:

Mga Sanggunian

1. Giancoli, D. 2006. Pisika: Mga Prinsipyo na may Aplikasyon. ^Ika- 6 . Ed Prentice Hall. 175-181
2. Rex, A. 2011. Mga Batayan ng Pisika. Pearson. 135-155.
3. Serway, R., Vulle, C. 2011. Mga Batayang Pangkatangay ng Pisika. 9 ^na Cengage Learning. 172-182
4. Tipler, P. (2006) Physics para sa Agham at Teknolohiya. Ika-5 Ed. Dami 1. Editorial Reverté. 217-238
5. Tippens, P. 2011. Pisika: Konsepto at Aplikasyon. Ika-7 Edition. MacGraw Hill. 185-195