Калькулятор сохранения импульса

Калькулятор сохранения импульса поможет вам описать движение двух сталкивающихся объектов. Хотите лучше понять закон сохранения количества движения? Вас озадачивают концепции упругого и неупругого столкновения? Или, может быть, вы не можете отличить кинетическую энергию от принципов сохранения импульса? Какова бы ни была причина, эта статья поможет вам.

Закон сохранения количества движения

Принцип сохранения количества движения гласит, что для изолированной системы сумма импульсов всех объектов постоянна (не меняется). Изолированная система — это система объектов (обычно это может быть более одного тела), которая не взаимодействует ни с чем вне системы. В такой системе импульс не исчезает: все, что теряет один объект, получает другой.

Представьте себе две машинки на столе. Предположим, они образуют изолированную систему — на них не действует никакая внешняя сила, а стол не имеет трения. Одна из машин движется с постоянной скоростью 3 км / ч и сталкивается со второй игрушечной машинкой (которая оставалась неподвижной), заставляя ее двигаться. Вы можете заметить, что первая машина заметно тормозит после столкновения. Этот результат произошел из-за того, что некоторый импульс был передан от первой машины ко второй.

Упругие и неупругие столкновения

Мы можем выделить три типа столкновений:

-Совершенно эластичный: при упругом столкновении сохраняется как импульс, так и кинетическая энергия системы. Тела отскакивают друг от друга. Отличный пример такого столкновения — между твердыми предметами, такими как шарики или бильярдные шары.

-Частично упругий: при таком столкновении сохраняется импульс, и тела движутся с разными скоростями, но кинетическая энергия не сохраняется. Однако это не означает, что он исчезает; некоторая часть энергии используется для выполнения работы (например, создания тепла или деформации). Автокатастрофа — это пример частично упругого столкновения: металл деформируется, и некоторая кинетическая энергия теряется.

-Совершенно неэластичный: после неупругого столкновения тела слипаются и движутся с общей скоростью. Импульс сохраняется, но некоторая кинетическая энергия теряется.

Например, когда быстро летящая пуля попадает в деревянную цель, она может застрять внутри цели и продолжать двигаться вместе с ней.
Вы можете заметить, что хотя закон сохранения количества движения действует во всех столкновениях, в некоторых случаях изменяется сумма кинетической энергии всех объектов.

Как пользоваться калькулятором сохранения импульса

Вы можете использовать калькулятор сохранения импульса, чтобы рассмотреть все случаи столкновения. Чтобы вычислить скорости двух сталкивающихся объектов, просто выполните следующие действия:

Введите массы двух объектов. Предположим, что первый объект имеет массу 8 кг, а второй — 4 кг.

Решите, с какой скоростью движутся объекты до столкновения. Например, первый объект может двигаться со скоростью 10 м / с, а второй остается неподвижным (скорость = 0 м / с).

Определите конечную скорость одного из объектов. Например, мы знаем, что после столкновения первый объект замедлится до 4 м / с.

Рассчитайте импульс системы до столкновения. В этом случае начальный импульс равен 8 кг * 10 м / с + 4 кг * 0 м / с = 80 Н · с.

Согласно закону сохранения количества движения, полный импульс должен сохраняться. Конечный импульс первого объекта равен 8 кг * 4 м / с = 32 Н · с. Чтобы гарантировать отсутствие потерь, второй объект должен иметь импульс равный 80 Н · с — 32 Н · с = 48 Н · с, поэтому его скорость равна 48 Н · с / 4 кг = 12 м / с.

Вы также можете открыть расширенный режим, чтобы увидеть, как изменилась кинетическая энергия системы, и определить, было ли столкновение упругим, частично упругим или неупругим.