탄성 충돌
탄성 충돌은 운동 에너지가 보존되는 충돌입니다. 간단한 용어로 충돌 전 물체의 총 운동 에너지는 충돌 후 총 운동 에너지와 동일합니다. 열, 소리 또는 변형에 대한 에너지가 손실되지 않습니다. 단단한 표면과 충돌하는 완벽하게 탄력있는 공을 생각해보십시오. 대부분의 공 에너지가 반환됩니다.
탄성 충돌의 운동량
* 운동량 보존 : 운동량은 탄성 충돌을 포함한 모든 충돌에서 항상 보존됩니다. 이는 충돌 전에 시스템의 총 운동량이 충돌 후 총 운동량과 동일하다는 것을 의미합니다.
* 모멘텀 방정식 : 물체의 운동량은 질량 (m)의 속도 (v)를 곱하는 것입니다 :p =mv.
* 총 운동량 : 여러 객체를 가진 시스템에서 총 운동량은 개별 모멘트의 벡터 합입니다.
탄성 충돌의 운동 에너지
* 운동 에너지 보존 : 이것은 탄성 충돌의 정의 특성입니다. 시스템의 총 운동 에너지는 일정하게 유지됩니다.
* 운동 에너지 방정식 : 물체의 운동 에너지는 속도의 제곱 시간의 질량의 절반입니다. ke =1/2 * mv^2.
작동 방식
충돌 전 1. : 물체에는 개별 Momenta와 운동 에너지가 있습니다.
충돌하는 동안 2. : 물체는 상호 작용하여 그들 사이에 운동량과 운동 에너지를 전달합니다.
충돌 후 3. : 물체는 새로운 속도로 움직입니다. 보존법으로 인해 :
* 모멘텀 : 물체의 마지막 순간의 합은 초기 순간의 합과 같습니다.
* 운동 에너지 : 물체의 최종 운동 에너지의 합은 초기 운동 에너지의 합과 같습니다.
예
당구 공 (a)에서 5m/s로 움직이는 것이 고정 당구 공 (B)과 정면으로 충돌한다고 상상해보십시오. 이것이 완벽하게 탄성 충돌이라고 가정하십시오.
* 충돌 전 :
* 볼 A :모멘텀 =MV =(a) * 5 m/s
* 볼 B :모멘텀 =0 (고정)
* 총 운동량 =(a) * 5 m/s
* 총 운동 에너지 =1/2 * (a) * (5 m/s)^2
충돌 후 * :
* Ball A :Momentum =MV (새로운 속도 미지 알 수 없음)
* Ball B :Momentum =MV (새로운 속도 미지 알 수 없음)
* 총 운동량 =(A의 질량) * (a의 새로운 속도) + (b의 질량) * (b의 새로운 속도)
* 총 운동 에너지 =1/2 * (a의 질량) * (a의 새로운 속도)^2 + 1/2 * (B의 질량) * (b의 새로운 속도)^2
운동량과 운동 에너지의 보존으로 인해 볼의 최종 속도를 계산할 수 있습니다. 이 시나리오에서 볼 A는 멈추고 Ball B는 5m/s로 이동합니다.
실제 시사점
현실 세계에서는 완벽하게 탄성 충돌이 드물지만 원칙은 많은 상황에 적용됩니다. 이러한 개념을 이해하면 분석에 도움이됩니다.
* 물리학 충돌 : 입자 물리에서 행성의 움직임까지.
* 일상적인 사건 : 튀는 공의 행동, 자동차 충돌 (어느 정도), 분자가 상호 작용하는 방식조차도.
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