Zachovává se mechanická energie při elastické kolizi: Proč, kdy a podrobná fakta a často kladené otázky

Tento článek odpovídá na otázku „zachovává se mechanická energie při elastické srážce? Srážky jsou v našich životech velmi běžnou věcí, můžeme je vidět každou chvíli.

Srážka není omezena na to, že se do sebe srazí dvě auta nebo někoho srazí auto. Příkladem kolize je také odpal míčku. Ne všechny kolize jsou však stejné, všechny kolize se liší v závislosti na různých parametrech. Přečtěte si více o kolizích v tomto článku.

Co je to srážka?

Jak bylo diskutováno výše, kolize může být definována jako událost, kdy se dva nebo více objektů navzájem střetnou. Tyto údery na předměty mohou mít různé různé způsoby, a proto je lze klasifikovat do některých typů.

O těchto typech se budeme podrobně bavit v dalších částech. Kolize mohou probíhat lineárně i šikmo. Oba mají různé důsledky, o kterých také budeme dále diskutovat v tomto článku.

Typy kolize

Srážky se mohou náraz od nárazu lišit. Obecně kolize jsou klasifikovány do dvou hlavních typů. Klasifikace se provádí na základě zachování kinetické energie.

Níže je uveden stručný popis různých typů kolizí –

• Nepružná kolize– Existují srážky, při kterých se kinetická energie po srážce nezachová. Takové srážky se nazývají nepružné srážky. Kinetická energie klesá, jak se rozptýlí teplo nebo se spotřebovává při deformaci tvaru předmětu.
• Elastická srážka - Při elastických srážkách zůstává kinetická energie objektů po srážce zachována, na rozdíl od nepružných srážek, kde pouze hybnost je zachována a ne kinetickou energii. Kinetická energie se může přenést na jiný objekt, ale neztratí se.

Všimněte si, že hybnost je zachována jak při elastické srážce, tak při nepružné srážce.

Vzorec elastického kolize

Jak bylo uvedeno dříve, při elastické srážce se zachovává hybnost i kinetická energie.

Vzorec pro pružnou kolizi lze zadat jako-

m₁v_1i +m₂v_2i = m₁ v_1f +m₂v_2f

kde,

m1 je hmotnost prvního objektu

m2 je hmotnost druhého objektu

v1i je počáteční rychlost prvního objektu

v2i je počáteční rychlost druhého objektu

v1f je konečná rychlost prvního objektu

vf2 je konečná rychlost druhého objektu

Jaká je koeficience restitucí?

Poměr konečných relativní rychlost po srážce na konečnou relativní rychlost před srážkou se nazývá koeficient restituce.

Tento koeficient nám říká o povaze kolize. Označuje se písmenem e. Matematicky je tento koeficient dán vzorcem uvedeným níže -

e = v₂-v₁/u₁-u₂

kde,

v2 je konečná rychlost druhého objektu

v1 je konečná rychlost prvního objektu

u2 je počáteční rychlost druhého objektu

u1 je počáteční rychlost prvního objektu

Proč se při elastické srážce zachovává mechanická energie?

Kinetická energie objektů je zachována během pružné srážky těchto objektů. Toto je primární charakteristika elastické srážky a nezbytná podmínka pro to, aby srážka byla elastická.

Protože kinetická energie je druh mechanické energie, můžeme říci, že mechanická energie se také zachovává při elastické srážce, protože se zachovává kinetická energie Kinetická energie se neztrácí ani nerozptyluje do tepla, jako je tomu při nepružné srážce.

Příklady elastické srážky

Existuje mnoho reálných případů, kdy můžeme říci, že srážka je elastická. Jak víme, o srážce se říká, že je elastická, když je jak kinetická energie, tak i hybnost je zachována.

Pojďme se na některé podívat příklady elastické kolize kde můžeme vidět, že se šetří mechanická energie

• Míč zasáhne jinou kouli ve hře kulečník– Hra kulečníku je dokonalým příkladem elastické kolize. Celá kinetická energie se přenese na jiný míč. Zde se kinetická energie nerozptýlí ani neztratí. Velikost kinetické energie zůstává po celou dobu stejná.

Obrazové kredity: anonymní, Kulečníkový stůl s vybavením-ne, CC BY-SA 3.0

• Házení míče tak, aby se nám odrazil zpět do ruky– Pokud hodíme gumový míček, má tendenci se nám odrazit zpět do ruky. Toto je další příklad elastické kolize. Celá potenciální energie míče je přeměněna na kinetickou energii a tato kinetická energie se znovu přemění na potenciální energii, jakmile se dostane do ruky. Ale po a před srážkou lze říci, že kinetická energie zůstává zachována.
• Když se mramorová koule srazí s jinou kuličkou– Srážka kuličky s jinou kuličkou je podobná srážce koulí ve hře kulečník. Celá kinetická energie se přenese na jiný mramor. Kinetická energie se nikde jinde neztrácí, lze tedy říci, že kinetická energie je zachována.
• Newtonův experiment pro třetí zákon– Pro vysvětlení třetího Newtonova pohybového zákona můžeme vidět, že když míč zasáhne řadu koulí, poslední koule vyjdou ze série a odrazí se zpět se stejnou kinetickou energií. Tohle je příklad elastické kolize.

Je autonehoda elastická srážka?

Když se srazí dvě auta, pozorujeme hlasitý zvuk vycházející z nárazu a také deformaci aut z místa kontaktu.

Při elastické srážce se kinetická energie neztrácí ani nerozptyluje ani se nepřeměňuje na zvukovou nebo tepelnou energii. Protože auto po nárazu projde deformací a ztratí svou kinetickou energii, můžeme říci, že autonehoda není příklad pružné srážky, ale příklad nepružné srážky.

Co myslíš dokonale elastickou kolizí?

Pro dokonale elastickou srážku je hodnota koeficientu restituce rovna 1. To znamená, že kinetická energie se ani trochu nezmění (uvažujeme-li hmotu jako konstantní).

Když se kinetická energie objektů nezmění ani nepatrně, nazývá se to dokonale elastická srážka. To je ideální případ. Nejbližším příkladem dokonale elastické kolize je úder koulí při hře kulečníku. Diskutovali jsme o tom ve výše uvedených částech.

Také čtení:

• Chemická energie na elektrickou energii
• Jak zjistit energetické požadavky pro vesmírné mise
• Chemická energie na mechanickou energii
• Jak vypočítat volnou energii reakce
• Má výška vliv na potenciální energii
• Jak měřit gravitační energii v černých dírách
• Jak najít energetické dráhy ve složitých systémech
• Tepelná tepelná energie
• Jak najít energii bez specifického tepla
• Jak zlepšit účinnost elektrické energie v systémech ohřevu vody