Kada se pokretni objekt sudari s nepokretnim predmetom identične mase, stacionarni objekt nailazi na veću silu sudara. Je li to istina ili laž? Zašto?

Kada se pokretni objekt sudari s nepokretnim predmetom identične mase, stacionarni objekt nailazi na veću silu sudara. Je li to istina ili laž? Zašto?
Anonim

U idealnom slučaju "glave do glave" elastičnog sudara materijalnih točaka koje se javljaju tijekom relativno kratkog vremenskog razdoblja tvrdnja je netočna.

Jedna sila, koja djeluje na prethodno pomični objekt, usporava je od početne brzine # V # na brzinu jednaku nuli, a druga sila, jednaka prvoj u magnitude, ali suprotna smjeru, djelujući na prethodno stacionarni objekt, ubrzava je do brzine prethodno pomičnog objekta.

U praksi ovdje moramo uzeti u obzir mnoge čimbenike. Prvi je elastičan ili neelastični sudar. Ako je neelastičan, zakon očuvanja kinetičke energije više nije primjenjiv jer se dio te energije pretvara u unutarnju energiju molekula obaju sudarajućih objekata i rezultira njihovim zagrijavanjem.

Količina energije koja se tako pretvara u toplinu značajno utječe na silu koja uzrokuje kretanje stacionarnog objekta koji uvelike ovisi o stupnju elastičnosti i ne može se kvantificirati bez ikakve pretpostavke o objektima, materijalima od kojih su napravljeni, obliku itd.

Razmotrimo jednostavan slučaj gotovo elastičnog sudara "od glave do glave" (nema apsolutno elastičnih sudara) jednog objekta mase # M # koja se kreće brzinom # V # s nepokretnim predmetom iste mase. Zakoni očuvanja kinetičke energije i linearnog momenta omogućuju točno izračunavanje brzina # V_1 # i # V_2 # oba objekta nakon elastičnog sudara:

# MV ^ 2 = MV_1 ^ 2 + MV_2 ^ 2 #

#MV = MV_1 + MV_2 #

Otkazivanje mase # M #, podižući drugu jednadžbu na snagu 2 i oduzimajući rezultat od prve jednadžbe, dobivamo

# 2V_1V_2 = 0 #

Stoga, rješenje za ovaj sustav od dvije jednadžbe s dvije nepoznanice brzine # V_1 # i # V_2 # je

# V_1 = V # i # V_2 = 0 #

Drugo algebarski ispravno rješenje # V_1 = 0 # i # V_2 = V # treba odbaciti jer fizički to znači da pokretni objekt prolazi kroz stacionarni.

Budući da se prethodno pomični objekt usporava # V # do #0# tijekom istog vremena kao i prethodni stacionarni objekt #0# do # V #, dvije sile koje djeluju na te objekte jednake su veličine i suprotne u smjeru.