문제 이해
* 분리 된 시스템 : 이것은 외부 힘이 시스템에 작용하지 않음을 의미합니다 (마찰 또는 공기 저항과 같은). 관련된 유일한 힘은 충돌하는 동안 서로에 두 자전거의 힘입니다.
* 운동량 보존 : 고립 된 시스템에서 충돌 전 총 운동량은 충돌 후 총 운동량과 같습니다. 이것은 물리학의 기본 원칙입니다.
변수
* m₁ =m₂ =30 kg (각 자전거의 질량)
* v₁ =4 m/s (오른쪽 자전거 1의 초기 속도)
* v₂ =-s m/s (자전거 2의 초기 속도는 왼쪽에 있습니다. 반대 방향으로 움직이기 때문에 음수 부호를 사용합니다)
목표
우리는 's'의 크기를 찾아야합니다 (자전거 2의 초기 속도).
방정식 설정
* 충돌 전 모멘텀 : p₁ + p (=(m₁ * v₁) + (m₂ * v₂)
* 충돌 후 운동량 : p₁ ' + p₂'=(m₁ * v₁ ') + (m₂ * v₂')
문제는 's'의 크기를 요구하기 때문에 충돌 후 자전거의 방향에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 우리는 그들이 하나의 질량 (완벽하게 비탄성 충돌)으로 함께 붙어 있다고 가정 할 수 있습니다.
운동량 보존 적용
충돌 전 1. : (30 kg * 4 m/s) + (30 kg * -s m/s) =120 kg m/s -30 kg m/s
충돌 후 2. : (30 kg + 30 kg) * V '=60 kg * V'(여기서 V '는 결합 된 질량의 최종 속도)
3. 운동량 보존 : 120 kg m/s -30 kg m/s =60 kg * V '
우리는 's'를 해결하기 위해 더 많은 정보가 필요합니다
's'의 크기를 찾으려면 하나 더 정보가 필요합니다.
* 충돌 후 결합 된 질량의 최종 속도 (V '). 충돌 전후의 추진력을 연결하기 때문에 이것은 중요합니다.
예
결합 된 질량 (V ')의 최종 속도가 1m/s라고 가정 해 봅시다. 그런 다음 'S'를 해결할 수 있습니다.
120 kg m/s -30 kg m/s =60 kg * 1 m/s
120 kg m/s -30 kg m/s =60 kg m/s
-30 kg m/s =-60 kg m/s
S =2 m/s
키 포인트 : 결합 된 질량의 최종 속도가 없으면 'S'의 크기를 결정할 수 없습니다.
