اصطدامات مرنة وغير مرنة
| English | العربية |
|---|---|
| elastic collision/ɪˈlæstɪk kəˈlɪʒn/ | اصطدام مرن |
| inelastic collision/ɪnɪˈlæstɪk kəˈlɪʒn/ | اصطدام غير مرن |
| perfectly inelastic collision/ˈpɜːfektlɪ ɪnɪˈlæstɪk kəˈlɪʒn/ | اصطدام غير مرن تماماً |
| energy lost/ˈenədʒi lɒst/ | طاقة مفقودة |
كرات البلياردو مقابل الطين
- تتصادم كرتا بلياردو وتتبعثران وتستمران في التدحرج بسرعة.
- تتصادم كتلتا طين وتتوقفان فجأة، ملتصقتين ككتلة واحدة.
- كلاهما يطبق نفس قانون الزخم -- لكن يبدو مختلفاً تماماً.
- الفرق يكمن في ما يحدث للطاقة.
الزخم نعم، الطاقة ربما
- يُحفظ الزخم في كل تصادم -- دائماً.
- الطاقة الحركية لا تُحفظ دائماً -- جزء منها قد يتحول إلى حرارة أو صوت أو تجاعيد.
- هذا الفرق الوحيد يصنف التصادمات إلى عائلتين.
يُحفظ الزخم في كل تصادم، سواء كان مرنًا أم لا.
نعم -- الزخم يُحفظ دائمًا (لا توجد قوة خارجية محصلة). قد تُحفظ طاقة الحركة أو لا تُحفظ.
المرن وغير المرن
- التصادم المرن يحفظ الطاقة الحركية أيضاً (مثالي، مثل الكرات الصلبة).
- التصادم غير المرن يفقد بعض الطاقة الحركية لأشكال أخرى.
- معظم التصادمات الحقيقية هي على الأقل نوعاً ما غير مرنة.
في أي تصادم تُحفظ طاقة الحركة؟
فقط التصادم المرن يحفظ طاقة الحركة. ومع ذلك، يُحفظ الزخم في جميع الحالات.
حدد جميع العبارات الصحيحة حول الاصطدامات.
الزخم دائم الصلاحية؛ طاقة الحركة صالحة فقط إذا كان التصادم مرنًا.
غير مرن تماماً
- التصادم غير المرن تماماً هو الحالة القصوى: حيث تلتصق الأجسام وتتحرك بسرعة مشتركة واحدة.
- حفظ الزخم وحده يعطي تلك السرعة النهائية.
- كتل الطين هي المثال الكلاسيكي لذلك.
مرن أم غير مرن؟
يُحفظ الزخم دائمًا، لكن طاقة الحركة ليست كذلك. صنّف كل تصادم.
عربة كتلتها $3\ \text{kg}$ بسرعة $4\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ تلتصق بعربة ثابتة كتلتها $1\ \text{kg}$. ما هي سرعتها المشتركة afterward (بوحدة م/ث)؟
$3(4) = (3 + 1)v_f$، إذن $v_f = 12/4 = 3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
التصادم الذي تلتصق فيه الأجسام معًا يسمى تمامًا ____.
في التصادم غير المرن تمامًا، تتحرك الأجسام بسرعة واحدة مشتركة.
إيجاد الطاقة المفقودة
- قارن الطاقة الحركية الكلية قبل وبعد التصادم.
- أي انخفاض هو الطاقة المفقودة -- ذاهبة للحرارة أو الصوت أو التشوه.
- في التصادم غير المرن تماماً يكون هذا النقص是最大的.
قبل التصادم كانت الطاقة الكلية للحركة $20\ \text{J}$؛ بعدها أصبحت $14\ \text{J}$. كم مقدار الطاقة المفقودة (بوحدة جول)؟
الطاقة المفقودة $= 20 - 14 = 6\ \text{J}$، ذهبت إلى الحرارة أو الصوت أو التشوه.
عربة كتلتها $2\ \text{kg}$ بسرعة $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ اصطدمت وملتصقت بعربة ثابتة كتلتها $4\ \text{kg}$.
- الزخم: $2(3) = (2 + 4)v_f$، لذا $v_f = 1\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- الطاقة الحركية قبل $= \tfrac{1}{2}(2)(9) = 9\ \text{J}$؛ بعد $= \tfrac{1}{2}(6)(1) = 3\ \text{J}$ -- لذا $6\ \text{J}$ ذهبت للحرارة.
لا تفترض أبداً أن الطاقة الحركية محفوظة إلا إذا تم ذكر أن التصادم مرن. استخدام حفظ الطاقة في تصادم غير مرن يعطي إجابة خاطئة -- الزخم هو القانون الذي ينطبق دائماً.
يُحفظ الزخم في كل تصادم؛ الطاقة الحركية فقط في التصادم المرن. التصادم غير المرن يفقد بعض الطاقة؛ التصادم غير المرن تماماً (تلتصق الأجسام) يفقد الأكثر. قارن الطاقة الحركية قبل وبعد لإيجاد الطاقة المفقودة للحرارة والصوت.