collisions élastiques
Une collision élastique est une collision où l'énergie cinétique est conservée. En termes plus simples, l'énergie cinétique totale des objets avant la collision est la même que l'énergie cinétique totale après la collision. Aucune énergie n'est perdue dans la chaleur, le son ou la déformation. Pensez à une balle parfaitement rebondissante entrant en collision avec une surface dure - la majeure partie de l'énergie du ballon est retournée.
Momentum dans les collisions élastiques
* Conservation de l'élan: L'élan est toujours conservé dans toutes les collisions, y compris les élastiques. Cela signifie que l'élan total du système avant la collision est égal à l'élan total après la collision.
* Équation de momentum: L'élan d'un objet est sa masse (m) fois sa vitesse (v):p =mv.
* Momentum total: Dans un système avec plusieurs objets, l'élan total est la somme vectorielle des moments individuels.
énergie cinétique dans les collisions élastiques
* Conservation de l'énergie cinétique: C'est la caractéristique déterminante d'une collision élastique. L'énergie cinétique totale du système reste constante.
* Équation d'énergie cinétique: L'énergie cinétique d'un objet est la moitié de sa masse au carré de sa vitesse:ke =1/2 * mv ^ 2.
comment cela fonctionne
1. avant la collision: Les objets ont leurs moments individuels et leurs énergies cinétiques.
2. pendant la collision: Les objets interagissent, transférant l'élan et l'énergie cinétique entre eux.
3. après la collision: Les objets se déplacent avec de nouvelles vitesses. En raison des lois sur la conservation:
* Momentum: La somme des moments finaux des objets égalera la somme des moments initiaux.
* énergie cinétique: La somme des énergies cinétiques finales des objets sera égale à la somme des énergies cinétiques initiales.
Exemple
Imaginez qu'un ballon de billard (a) se déplaçant à 5 m / s entre en collision avec une balle de billard stationnaire (b). Supposons qu'il s'agit d'une collision parfaitement élastique.
* avant la collision:
* Balle A:Momentum =mv =(masse de a) * 5 m / s
* Ball B:Momentum =0 (stationnaire)
* Momentum total =(masse de a) * 5 m / s
* Énergie cinétique totale =1/2 * (masse de a) * (5 m / s) ^ 2
* après la collision:
* Ball A:Momentum =MV (nouvelle vitesse inconnue)
* Ball B:Momentum =MV (nouvelle vitesse inconnue)
* Momentum total =(masse de a) * (nouvelle vitesse de a) + (masse de b) * (nouvelle vitesse de b)
* Énergie cinétique totale =1/2 * (masse de a) * (nouvelle vitesse de a) ^ 2 + 1/2 * (masse de b) * (nouvelle vitesse de b) ^ 2
En raison de la conservation de l'élan et de l'énergie cinétique, les vitesses finales des balles peuvent être calculées. Dans ce scénario, Ball A s'arrêtera, et Ball B s'éteindra à 5 m / s.
Implications du monde réel
Bien que les collisions parfaitement élastiques soient rares dans le monde réel, les principes s'appliquent à de nombreuses situations. Comprendre ces concepts nous aide à analyser:
* collisions en physique: De la physique des particules au mouvement des planètes.
* Événements quotidiens: Le comportement des balles rebondissant, les voitures entrant en collision (dans une certaine mesure), et même comment les molécules interagissent.
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