Predstavitev 8.3: "Trdi" in "mehki" trki ter 3. zakon



Animacija 1 Animacija 2

    m1 = kg,       in        m2 kg

Predstavitev prikazuje trk med dvema delcema (položaj je podan v metrih, hitrost v m/s, čas v sekundah). Ponovni zagon. Obe animaciji predpostavljata enaka delca z istimi začetnimi hitrostmi. Animaciji se razlikujeta v interakciji med delcema. Interakcijo v Animaciji 1 lahko opredelimo kot trdo, saj je pospešek zelo velik, interakcija pa kratkotrajna.

V Animaciji 2 lahko interakcijo opredelimo kot mehko. Spreminjaj masi obeh delcev in spremljaj graf pospeška v obeh animacijah. Spremljaj tudi relativne pospeške delcev, ko spremeniš mase. Opaziš, da so pospeški različni, ko so mase različne.

Kaj lahko poveš o sili, ki deluje na delca v obeh animacijah? Karakter sile je drugačen: ena je "mehka", druga je "trda". Ne glede na to sta sili vedno nasprotno enaki. Da bi to videli, vzemi pospešek vsakega od objektov in ga pomnoži z njegovo maso. To je pa natanko to, kar trdi 3. Newtonov zakon, zakon o vzajemnem učinku sil. V tem primeru ni nobenih skupnih zunanjih sil, ki bi delovale na oba delca, zaradi tega je sprememba gibalne količine tega sistema enaka nič. Z drugimi besedami, gibalna količina se ohranja. Z uporabo enačb bi rekli, da iz Σ F  ΔG/Δt ali Σ F  dG/dt, (v primeru, da je skupna sila na sistem 0) sledi ΔG/Δt  = 0 ali dG/dt  = 0, kar pomeni, da mora biti sprememba gibalne količine enaka nič. Iz tega tudi sledi, da mora biti vsota sunkov sil na obe kroglici enaka nič. V primeru, da se gibalna količina enega delca poveča, se gibalna količina drugega delca zmanjša za natančno enako vrednost. Preveri to trditev v tabelah.

2D modeli kaľejo veliko razliko med "trdimi" in "mehkimi" trki. (Preveri Problem 8.12 za dvodimenzionalne trke.) Trdi trki nimajo takega vpliva na večjo količino delcev, le na tiste, ki čelno trčijo. Mehki trki povzročijo manjšo spremembo smeri na večjem številu delcev. Eksperimentalno opazovanje alfa delcev, odbitih od zlate folije je privedlo Ernesta Rutherforda do tega, da je napovedal, da imajo atomi majhno, trdo jedro.

 

 

Prevod Sašo Zagoranski, Programiranje Saša Divjak
Creative Commons Priznanje avtorstva-Deljenje pod enakimi pogoji 3.0.