Predstavitev 8.4: Relativna hitrost in trki




v1 = m/s,        v2 = m/s,        m1 = kg,        and        m2 = 1 kg.

odkljukaj in klikni na gumb "Nastavi vrednosti in predvajaj" za prikaz puščic, ki predstavljajo relativne hitrosti med obema vozičkoma.

Prosim počakaj, da se animacija naloži.

V tem sklopu trkov na oba vozicka ne deluje nobena zunanja sila. Ponovni zagon. Vnesi nove vrednosti za hitrosti obeh vozičkov in novo maso desno premikajočega se (oranžnega) vozička. Nato pritisni na "Nastavi vrednosti in predvajaj". Tako  vneseš svoje vrednosti in zaženeš animacijo (položaj je podan v metrih, čas v sekundah)). Nastavili smo omejitve pri vrednostih, ki jih lahko izbereš:

0.5 kg < m1 < 4.0 kg,             0 m/s < v1  < 4.0 m/s,            in        -4.0 m/s <  v2  < 0 m/s.

Tabela prikazuje trenutno gibalno količino vsakega od vozičkov, kot tudi skupno gibalno količino sistema. Če odkljukaš kvadratek, bodo prikazane tudi puščice, ki prikazujejo relativne hitrosti pred trkom in po njem.

Ker je skupna sila, ki deluje na sistem, enaka nič, je tudi sprememba gibalne količine enaka nič. Z drugimi besedami, gibalna količina se ohranja. Z uporabo enačb bi rekli, da je Σ F  = ΔG/Δt ali Σ F  = dG/dt. Če je skupna sila na sistem enaka nič, potem velja ΔG/Δt = 0 ali dG/dt = 0, kar pomeni, da mora biti sprememba gibalne količine enaka nič. Torej mora biti vsota obeh sunkov sil, ki ju občutita oba vozička, enaka nič. Če se gibalna količina enega delca poveča, se mora gibalna količina drugega delca zmanjšati za enako vrednost.

Pri prožnih trkih je koncept relativne hitrosti pomemben pri analizi trkov. Relativna hitrost je definirana kot v1 - v2 (lahko bi bila tudi definirana kot v2 - v1 saj izbira med 1 in 2 ni pomembna).

Vklopi puščice relativne hitrosti in spreminjaj hitrost obeh vozičkov in maso desno premikajočega se (oranžnega) vozička. Določi razmerje med relativno hitrostjo pred trkom in po njem. Kaj si ugotovil? Izkaže se, da je absolutna vrednost relativne hitrosti pred in po elastičnem trku enaka. Spremeni pa se predznak relativne hitrosti pred trkom in po njem: (v1 - v2)pred trkom = - (v1 - v2)po trku. To povezavo je možno preveriti, če uporabimo enačbe za ohranitev energije in ohranitev gibalne količine ter nekaj računanja.

Razmisli o prožnem trku, kjer je v1 = 1 m/s in v2 = -4.0 m/s. Očitno je relativna hitrost pred trkom enaka 5.0 m/s. Kolikšna mora biti po trku? -5 m/s. Poizkusi in ugotovi, če to drži. Ali sprememba mase oranžnega vozička vpliva na rezultat?

 

 

Prevod Sašo Zagoranski
Creative Commons Priznanje avtorstva-Deljenje pod enakimi pogoji 3.0.