충돌 물체/시스템의 최대 운동 에너지가 손실되면 물리학에서 비탄성 충돌이 발생합니다. 완벽하게 비탄성 충돌로 충돌 입자가 함께 붙어 있습니다. 이 경우 손실 된 운동 에너지는 두 기관에 합류하는 데 사용됩니다. 운동량과 에너지의 보존은 일반적으로 충돌 문제를 해결하는 데 사용됩니다.
충돌의 정의는 무엇입니까?
충돌은 두 개 이상의 물체가 충돌하고 잠시 동안 서로 힘을 발휘할 때 발생합니다. 두 가지 범주로 나뉩니다.
- 비탄성 충돌
- 탄성 충돌
이 기사에서 비탄성 충돌, 완벽하게 비탄성 충돌, 공식 및 비탄성 충돌에 대해 논의 할 것입니다. 각각을 개별적으로 살펴 보겠습니다. 둘러보세요.
비탄성 충돌의 정의는 무엇입니까?
운동 에너지가 손실되는 충돌은 비탄성 충돌로 알려져 있습니다. 시스템의 운동량은 비탄성 충돌로 보존되지만 동역학 에너지는 그렇지 않습니다. 이것은 일부 운동 에너지를 다른 것으로 전달하기 때문입니다. 범인은 아마도 열 에너지, 건전한 에너지 및 재료 변형 일 가능성이 높습니다.
두 개의 유사한 트롤리가 서로 다가오고 있다고 가정합니다. 충돌하지만 트롤리에는 자기 커플러가 장착되어 있기 때문에 함께 결합하여 충돌로 인해 하나의 연결된 질량이됩니다. 운동 에너지의 최대량이 손실되었으므로 이러한 유형의 충돌은 완벽하게 비 탄력적입니다. 이것이 반드시 최종 운동 에너지가 0임을 암시하는 것은 아닙니다. 운동량은 보존되어야합니다.
비탄성 충돌의 예
우리가 일상 생활에서 볼 수있는 대부분의 충돌은 비탄성 충돌입니다. 다음은 그들 중 일부의 목록입니다.
현실 세계의 비탄성 충돌 예
- 공은 특정 높이에서 던져져 원래 위치로 돌아갈 수 없습니다.
- 부드러운 진흙 공이 벽에 던져지면 벽에 달라 붙습니다.
- 2 차 차량 사고
- 나무를 때리는 차
완벽하게 비탄성 충돌
완벽하게 비탄성 충돌은 비탄성 충돌의 특별한 경우입니다. 두 물체가 충돌하면 함께 붙어 있습니다. 예를 들어, 젖은 진흙 공이 벽에 던져지면 벽에 달라 붙습니다.
완벽하게 비 탄력적 인 충돌의 예가 있습니까?
탄도 진자는 비탄성 충돌을 일으키는 귀중한 장치입니다. 탄도 진자는 현대적인 악기의 출현까지 발사체의 속도를 측정하는 데 널리 사용되었습니다.
발사체는이 장치에서 매달린 무거운 나무 블록으로 발사됩니다. 처음에는 목재 블록이 고정되어 있습니다. 발사체는 블록과 충돌 한 후 블록에 내장됩니다. 일부 운동 에너지는 열과 소리로 변환 된 다음 블록을 변형시키는 데 사용됩니다. 반면에 모멘텀은 보존되어야합니다.
결과적으로 블록이 빠르게 스윙합니다. 블록은 충돌 후 진자처럼 작동하여 총 기계 에너지를 보존합니다. 결과적으로 충돌 후 블록의 운동 에너지를 계산하기 위해 스윙의 최대 높이를 사용한 다음 운동량 보존을 사용하여 발사체의 초기 속도를 계산할 수 있습니다.
.비탄성 충돌 공식
비탄성 충돌의 속도와 질량을 계산하기 위해 비탄성 충돌 공식이 사용됩니다. 비탄성 조건에서 충돌 할 때 두 개의 물체가 움직이는 최종 속도는 다음과 같이 제공됩니다.
여기서,
- V는 최종 속도입니다.
- M1은 킬로그램에서 첫 번째 물체의 질량이고 M2는 킬로그램에서 두 번째 물체의 질량입니다.
- v1 (m/s)은 첫 번째 물체의 초기 속도입니다.
- v2 (m/s)는 두 번째 물체의 초기 속도입니다.
비탄성 충돌 속도를 어떻게 계산합니까?
예 :
움직이는 물체의 질량은 4kg의 질량을 가지며 초기 속도는 5ms-1이고 고정 물체의 질량은 5kg입니다. 그런 다음 움직이는 물체의 초기 속도를 찾으십시오.
주어진 :
고정 물체의 질량 (M1) =5 kg
움직이는 물체의 질량 (m2) =4 kg
움직이는 물체의 속도 (v1) =5ms-1
솔루션 :
이 공식에서 주어진 값을 대체하십시오
2 차원의 비탄성 충돌
2 차원의 비탄성 충돌에서, 각 축을 따라 모멘텀 보존이 별도로 적용된다. 운동량은 벡터 방정식이기 때문에 각 차원은 단 하나의 운동량 방정식 보존을 갖습니다. 같은 방식으로, 에너지 절약 방정식은 단 하나뿐입니다.
질량 M1을 갖는 물체가 고정 된 질량 M2를 갖는 다른 물체와 충돌하면 둘 다 반대 방향으로 움직입니다. 또한,이 두 질량의 선형 운동량은 2 차원 상호 작용에서 보존된다. x 및 y 축을 따르는 구성 요소는 이제 다음 방정식을 갖습니다.
이 충돌 현상은 카롬, 당구 등을 연주하는 동안 볼 수 있습니다.
비탄성 충돌 동역학 에너지
동역학 에너지는 비탄성 충돌로 보존되지 않습니다. 내부 마찰로 인해 운동 에너지가 손실됩니다. 그것은 원자 진동 에너지로 변형되어 신체의 가열 효과와 변형을 유발할 수 있습니다.
문제를 해결해 봅시다 :
한 남자는 300kg의 질량 차를 운전하고 20m/s의 속도로 동쪽으로 움직입니다. 그는 400kg의 다른 차를 쳤다. 충돌 후 두 차량이 함께 붙어 있습니다. 자동차의 최종 속도는 얼마입니까?
솔루션 :
주어진 ,
자동차 1은 M1 =300kg
입니다자동차 2의 질량은 M2 =400kg
입니다자동차 1은 v1 =20m/s
입니다자동차 2의 속도는 v2 =0m/s
입니다운동량 보존에 따르면, 충돌 전 및 충돌 후의 운동량은 동일한 가치를 갖습니다. pi =pf
따라서 충돌 후 두 차량은 8.57m/s의 속도로 움직입니다.
결론
비탄성 충돌에서 동역학 에너지는 보존되지 않습니다. 이제 공식, 용어, 예 및 응용 프로그램을 포함한 비탄성 충돌에 대한 기본적인 이해가 있어야합니다. 이 기사가 모든 비탄성 충돌 문제를 해결하는 데 도움이 되었기를 바랍니다.
