Relatiewe snelheid na botsing: wat, hoe om te vind, probleme


In relatiwiteit is die snelheid van 'n voorwerp relatief tot die posisie van 'n ander voorwerp in 'n ander verwysingsraamwerk 'n relatiewe snelheid.

Die wet van behoud van energie en momentum word gevolg deur die deeltjies wat elastiese of 'n onelastiese botsing ondergaan. Die relatiewe snelheid na 'n botsing is die verskil tussen die eindsnelheid van die voorwerp vanaf sy aanvanklike snelheid.

Wat is relatiewe snelheid na botsing?

By botsing word die kinetiese energie van die inkomende voorwerpe uitgeruil as gevolg van aksie- en reaksiekragte.

Die relatiewe snelheid is 'n verskil in die eindsnelheid van die voorwerp na 'n botsing, minus die aanvanklike snelheid voor die botsing. Die relatiewe snelheid van die twee voorwerpe wat mekaar nader voor 'n botsing is gelyk aan die relatiewe snelheid van die voorwerp na 'n botsing as die botsing elasties is.

As die deeltjie A met 'n massa van m met die snelhede u van oneindig na 'n stilstaande deeltjie B beweeg, en na 'n botsing, buig dit weg met die finale snelheid v dan is die relatiewe snelheid van die deeltjie VR=v- u.

Hoe om die snelheid na botsing te bereken?

Die voorwerp beweeg met 'n mate van snelheid na botsing met die kinetiese energie wat by botsing oorgebly of opgedoen het.

Die eindsnelheid van die voorwerp kan bereken word gebaseer op die feit dat die momentum van die deeltjie altyd voor en na 'n botsing behoue ​​bly. Die totale energie word ook in 'n proses bewaar. Deur dus die totale momentum voor en na 'n botsing gelyk te stel, kan ons die finale snelheid van elke deeltjie vind.

Beskou 'n deeltjie B in rus en deeltjie A nader deeltjie B vanaf die oneindigheid met snelheid ua. Deeltjie A bots met deeltjie B en dra ’n deel van sy kinetiese energie oor na deeltjie B.

By oordrag van energie begin deeltjie B voortplant met die snelheid vb, en deeltjie A oefen by botsing 'n afstootkrag uit waardeur sy kinetiese energie effens verminder sal word en voortplant met die snelheid va.

Volgens die wet van behoud van momentum sal die som van die momentum van deeltjies A en B voor botsing gelyk wees aan die som van die momentum van beide die deeltjies na 'n botsing. Daarom kan ons 'n vergelyking skryf wat dieselfde as hieronder uitbeeld:

Uit hierdie vergelyking kan ons 'n vergelyking vir die snelheid van deeltjie B skryf as:

Gebaseer op die wet van behoud van energie, bly die som van kinetiese energie van deeltjie A en B voor en na botsing dieselfde. Ons kan die vergelyking vir die wet van behoud van energie van deeltjie A en B skryf as:

Deur die vergelyking (1) en (2) te kwadraat en optel, het ons:

As ons hierdie vergelyking herrangskik, kry ons:

Die bostaande vergelyking is 'n lineêre kwadratiese vergelyking, en kan opgelos word om die waardes van die veranderlike v te vinda.

Nadat die finale snelheid van deeltjie A bereken is, kan die eindsnelheid van deeltjie B bereken word deur die vergelyking (3) of (4) te gebruik.

Wat is relatiewe spoed van skeiding?

Die relatiewe spoed van skeiding van die deeltjies is dieselfde as voor die botsing.

As die botsing elasties is, dan is die som van die snelhede van die deeltjies voor botsing en die som van die finale snelhede albei gelyk, omdat die lineêre momentum van die deeltjie behoue ​​bly.

Die spoed van skeiding is die spoed wat deur die deeltjie verkry word nadat hy die botsing oorkom het en die werk verrig as gevolg van botsing is die verandering in die potensiële energie van die deeltjie. Daar is 'n variasie in die kinetiese en potensiële energie van die deeltjie waardeur sy snelheid verander word.

Hoe om relatiewe spoed van skeiding te bereken?

Die spoed word in 'n gegewe tyd vanaf een verwysingsraamwerk gemeet, terwyl die relatiewe spoed die spoed is wat in 'n ander verwysingsraamwerk gemeet word.

Die relatiewe spoed van skeiding is die verandering in die finale snelheid van die voorwerpe wat met mekaar bots en die aanvanklike snelheid van die voorwerp voor botsing.

By skeiding van die deeltjies na die botsing, sal hulle met sekere snelhede begin voortplant. Gebaseer op die voortplantingsrigting van die deeltjies, kan ons die relatiewe spoed van skeiding van die deeltjies bereken.

Voorbeelde van relatiewe snelheid na botsing

Oorweeg twee mense wat 'n bootrit op 'n meer doen. Een bootryer in boot A nader per abuis 'n ander bootryer in boot B en jaag daaroor. Na hierdie botsing kom boot A skielik tot stilstand en boot B wieg 'n bietjie weg van sy aanvanklike toestand. Die relatiewe snelheid van boot A met betrekking tot boot B is gelyk aan die snelheid waarmee dit na 'n botsing beweeg.

Kom ons neem 'n tweede voorbeeld van albasters. Wanneer die albaster na die ander albaster geslaan word wat stilstaan, sal die albaster in die stilstaande posisie die kinetiese energie van die naderende albaster verkry en versnel in die rigting waarin die albaster uit die hand gegooi word.

relatiewe snelheid na botsing
Botsing van glas albasters; Beeldkrediet: Pixabay

Die albaster wat in die hand was, sal sy rigting verander nadat dit gebots het en in 'n ander rigting beweeg het. In hierdie scenario sal die snelheid van hierdie albaster óf verlore gaan óf verhoog word na die botsing. Die relatiewe snelheid van die albaster is die verskil tussen sy aanvanklike snelheid en sy finale snelheid.

Relatiewe snelheid na botsingsprobleme

Wat is die relatiewe snelheid van die biljartballe met 'n massa van 180 gram as die beginsnelheid van een bal 3m/s is en 'n ander bal stilstaan?

Gegee: Die beginsnelheid van bal1 is, u1 =3 m/s

Die beginsnelheid van bal2 is, u2 =0

Die massa van die bal is, m=180 gram= 0.18 kg

Die botsing is elasties, dus volgens die wet van behoud van massa,

Dus, v=u1/2

Deur die waardes in hierdie vergelyking te vervang, kry ons:

v=3 m/s/2=1.5 m/s

Die finale snelheid van beide die balle is 1.5 m/s.

Die relatiewe snelheid van bal1 is,

Die relatiewe snelheid van bal2 is,

Gevolglik is die relatiewe snelheid van die bal1 1.5m/s terwyl die relatiewe snelheid van bal2 -1.5m/s na 'n botsing is.

Die voorwerp beweeg na die stilstaande voorwerp met 'n snelheid van 580 m/s en reflekteer weg van die voorwerp met 'n snelheid van 485m/s. Wat is die relatiewe snelheid van die voorwerp na botsing en t.o.v. die stilstaande voorwerp?

Gegee: Die aanvanklike snelheid van die voorwerp is, u=580 m/s.

Die finale snelheid van die voorwerp is, v=485 m/s.

Die begin- en eindsnelheid van die stilstaande voorwerp is, s=0.

Die relatiewe spoed van die voorwerp na die botsing kan bereken word deur 'n formule te gebruik,

Deur die waardes in hierdie vergelyking te vervang, kry ons:

Die relatiewe snelheid van die voorwerp met betrekking tot die stilstaande voorwerp is,

Vandaar die relatiewe snelheid van die voorwerp na die botsing is 95 m/s, en die relatiewe snelheid van die voorwerp met betrekking tot die snelheid van die voorwerp na die botsing is slegs 485 m/s.

Wat is die relatiewe snelheid van die klip wat met die snelheid van 6m/s beweeg nadat dit uit die slingervel losgelaat is as dit op die oppervlak van die water geval het en met 'n spoed van 0.3m/s getrek is?

Gegee: die aanvanklike spoed van klip is, u=6m/s

Die finale spoed van klip is, v=0.3m/s

Gevolglik is die relatiewe spoed van 'n klip,

Die relatiewe snelheid van 'n klip is -5.7m/s. Die versnelling van 'n klip is in 'n negatiewe rigting om 'n as.

Gevolgtrekking

Die relatiewe snelheid na die botsing is die verandering in die snelheid van die voorwerpe nadat hulle botsing ondergaan het. Die verandering in snelheid is as gevolg van die oordrag van momentum en energie wanneer die deeltjies met mekaar bots. Dit volg die wet van behoud van momentum en energie.

AKSHITA MAPARI

Hallo, ek is Akshita Mapari. Ek het M.Sc. in Fisika. Ek het aan projekte gewerk soos Numeriese modellering van winde en golwe tydens sikloon, Fisika van speelgoed en gemeganiseerde opwindingsmasjiene in pretpark gebaseer op Klassieke Meganika. Ek het 'n kursus oor Arduino gevolg en het 'n paar mini-projekte op Arduino UNO bereik. Ek hou altyd daarvan om nuwe sones op die gebied van wetenskap te verken. Ek glo persoonlik dat leer meer entoesiasties is as dit met kreatiwiteit geleer word. Afgesien hiervan hou ek daarvan om te lees, te reis, op kitaar te tokkel, klippe en lae te identifiseer, fotografie en skaak te speel. Koppel my op LinkedIn - linkedin.com/in/akshita-mapari-b38a68122

Onlangse plasings