15 أمثلة على الاصطدام المرن: حقائق مفصلة وأسئلة وأجوبة


في هذه المقالة ، سنناقش أمثلة مختلفة من الاصطدام المرن وحقائق مفصلة عن كل منها.

فيما يلي قائمة بأمثلة التصادم المرن: -

مهد نيوتن

يتكون من كتل متساوية الكتل معلقة على المهد بدعم من سلسلة متساوية الطول. عندما يتم تطبيق الزخم على البوب ​​في أحد طرفيه ، يتحرك بوب 1 بسرعة V1 وجود زخم مو1 واكتساب الطاقة الحركية (1/2) م1u12

أمثلة الاصطدام المرن
مهد نيوتن

عند تصادم بوب 1 إلى بوب 2 ، يتم توفير هذه الطاقة الحركية إلى بوب 2 في شكل طاقة كامنة ، حيث أن بوب 2 إلى 4 قريب من بعضها البعض ، ومن ثم يتم الحفاظ على الزخم ويتم نقل الطاقة الكامنة إلى البوب ​​اللاحق والإفراج في النهاية إلى البوب ​​الأخير في الخط ، والذي يتأرجح بعد ذلك في الهواء عن طريق تحويل الطاقة الكامنة المتلقاة إلى الطاقة الحركية التي تساوي الطاقة الحركية المعطاة إلى البوب ​​1.

دعونا نصوغ كيف يتم الحفاظ على الزخم والطاقة في حالة مهد نيوتن.

وفقًا لقانون الزخم التحفظي ، تتم كتابة المعادلة كـ

منذ م1=m2=m3=m4=m5= m وتبقى سرعات البوب ​​2,3،4 و 5 دون تغيير في التصادمات ، أي ما يعادل صفرًا. والسرعة الابتدائية لل bob 1 هي صفر وبعد الاصطدام تصبح سرعة bob XNUMX صفرًا.

ولذلك،

mu1= بالسيارات5

تظل سرعة البوب ​​1 و 5 كما هي، وبالتالي،

u1=v5=v

لذلك mv = mv

الزخم قبل وبعد الاصطدام متساوي.

وبنفس الطريقة تظل الطاقة الحركية للبوب 1 و 5 كما هي حيث تظل سرعات كل من البوب ​​ثابتة. لا نحتاج إلى النظر في الطاقات الحركية للبوب 2-4 حيث لا توجد سرعة للبوب المرئي.

الكرة ترتد مرة أخرى على الأرض

أمثلة الاصطدام المرن
الكرة ترتد على الأرض

الكرة التي ترتد على الأرض هي عبارة عن مثال على الاصطدام المرن أيضا. تحتفظ الكرة بزخمها بينما تعود إلى الأرض ومن ثم ترتد مرة أخرى حتى تنخفض طاقتها.

تصادم كرات البلياردو

انظر الصورة المصدر
عند ضرب كرة البلياردو ؛ رصيد الصورة: jrnl.ie

عندما تضرب كرة بلياردو لتستهدف كرة أخرى ، فإنك تضغط بقوة على الكرة ، وتتحرك مع الطاقة الحركية وتنقل هذه الطاقة إلى الكرة التالية عند الاصطدام. حيث هناك انتقال للطاقة الحركية من كرة إلى أخرى ويتم الحفاظ على الزخم، يمكننا القول أن هذا تصادم مرن.

تذكار لعبة الكيرم

لضرب كارومن من قبل مهاجم ، أنت في الواقع تعطي الزخم للمهاجم الذي يمد المهاجم بالطاقة الحركية لضرب الكارومن.. عند الضرب ، يتم نقل الطاقة إلى carrommen يشق طريقه إلى الفتحة الصافية للوحة carom.

تنس

انظر الصورة المصدر
ضرب كرة التنس بالمضرب. رصيد الصورة: بالتيمور الشمس

يتم توفير الطاقة الحركية للكرة عن طريق ضربها بمضرب تنس. تصطدم الكرة بشبكة المضرب والتي توفر بالإضافة إلى ذلك طاقة وضع مرنة للكرة والتي تتحول إلى طاقة حركية. يضرب الخصم الكرة ويحافظ على طاقة الكرة وتستمر العملية حتى تسقط الكرة زخمها. هذا أيضًا مثال على الاصطدام حيث يتم الحفاظ على الزخم والطاقة الحركية للكرة بعد كل تصادم.

كريكيت

ضرب باتمان الكرة هو أيضًا مثال على الاصطدام المرن. الكرة التي تقترب من باتمان من الرامي لديها طاقة حركية وزخم ، يتم الحفاظ عليه بعد ضرب الكرة بمضرب ويحمل الكرة بعيدًا بالزخم والطاقة الحركية حتى تسقط.

نثر كومبتون

نثر كومبتون هو أيضًا مثال على تصادم مرن فيه كلا الزخم ويتم الحفاظ على طاقة الجسيمات.

انظر الصورة المصدر
نثر كومبتون
الصورة الائتمان: بلوغسبوت

إنه تصادم بين فوتون وجسيم مشحون. أ يضرب الفوتون ذو الطاقة الحركية العالية الإلكترون في وضع السكون بزاوية 180 درجة. يمكن حساب طاقة الفوتون بواسطة

Eفوتونات= hc /

يتم نقل الطاقة الحركية للفوتون إلى الجسيم المشحون المستقر ، ويرد الإلكترون هذه الطاقة ثم يتشتت ليصنع زاوية φ مع المستوى. يتشتت الفوتون بعيدًا مما يجعل الزاوية θ تطلق أو يكتسب الطاقة بواسطة الإلكترون. إذا انخفضت طاقة الفوتون ، فهذا يعني أن الطول الموجي له يزداد.

الفرق في الطول الموجي للفوتون قبل وبعد الاصطدام تعطى بالمعادلة: -

الترامبولين

يمارس الشخص الذي يقفز على الترامبولين طاقة وضع مرنة تساعده على القفز أعلى لتحويل الطاقة الكامنة المرنة إلى طاقة حركية. بعد كل قفزة تصل إلى ارتفاع معين ، يتوقف الشخص في الهواء عند المجموع يتم تحويل الطاقة الحركية للجسم إلى جهد الطاقة ، والشخص ينزل عموديًا بسبب قوة الجاذبية.

عندما يقفز شخص على الترامبولين ، يتم الحفاظ على طاقة الشخص على الترامبولين وطاقة الوضع المرنة للترامبولين حتى بعد القفزات المتكررة. ومن ثم فهو نوع من التصادم المرن.

اصطدام سيارة بدراجة متحركة

إذا اصطدمت سيارة بسرعة عالية للغاية بدراجة أثناء تحركها ، فسوف تتسارع الدراجة مع زيادة السرعة ، ويتم نقلها بعيدًا إلى مسافة قبل أن تنهار ، وفي نفس الوقت تتعرض السيارة إلى اهتزاز خلفي.

هذا بسبب الطاقة الحركية للسيارة التي تتسارع بسرعة عالية جدًا تنقل طاقتها إلى الدراجة مما يؤدي إلى زيادة سرعتها.. هنا يمكننا أن نرى أن الطاقة محفوظة.

تصادم جزيئي في الهواء

في الهواء ، تتحرك الجزيئات في حركة عشوائية حيث يتم فصل الجزيئات الموجودة في الهواء بمسافة كبيرة بينها وبالتالي فهي حرة الحركة. هناك المزيد من احتمالات اصطدام الجزيئات ببعضها البعض.

يتم الحفاظ على زخم وطاقة الجزيئات وبالتالي تظهر تصادمات مرنة.

نتف مانجو من شجرة باستخدام مقلاع

تأتي المقلاع بحزام مطاطي ينتج عنه عند شده طاقة كامنة كافية ويتم توفيره للحجر الذي يمسك به. هذا الحجر يطبق قوة على المانجو المستهدفة ويغير اتجاهها ويعود إلى الأرض بفعل الجاذبية. هنا ، يتم حفظ الطاقة الحركية.

ربط قاربان بعوامة الإرساء

القارب يطفو بسبب قوة الطفو حسب حجم مياه النهر. مع تعكر مياه النهر ، ستهتز القوارب المربوطة بعوامة الإرساء جنبًا إلى جنب مع الأمواج الصغيرة التي تتصاعد على سطح الماء. الطاقة الكامنة للأجسام المائية الضخمة عالية جدًا.

نتيجة للعكارة وعدم استقرار القوارب ، تزداد فرص اصطدام قاربين ببعضهما البعض. عند الاصطدام تتنافر القوارب ذات الوزن المتساوي بعيدًا عن بعضها البعض للحفاظ على زخم متساوٍ ويتم نقل الطاقة بالتساوي إلى القاربين. ومن ثم فهو مثال على الاصطدام المرن.

رابط مطاطي

عندما يتم شد الشريط المطاطي ، فإنه يخزن معه الطاقة الكامنة ؛ والتي عند إطلاقها ، تعطي كمية هائلة من الطاقة. الشريط المطاطي عنصر مرن يستعيد شكله وحجمه حتى بعد التمدد. يتم حفظ الطاقة في عملية ، وبالتالي فهي مثال على الاصطدام المرن.

نط الحجر في الماء

عندما يتم استهداف الحجر فوق الجسم المائي ، يرتد الحجر على المستوى العلوي من الماء بسبب تحويل طاقته من الطاقة الحركية إلى المحتملة ومن الطاقة الكامنة إلى الطاقة الحركية اعتمادًا على الدوران والقوة المطبقة على الحجر من قبل الشخص. يوفر يتم الحفاظ على زخم الحجر في هذه العملية مما يجعل من الممكن تخطي المسافات الطويلة والقفز على سطح الماء.

ينضم رافدان من روافد النهر لتشكيل مجرى مائي واحد

نهران يتدفقان بسرعتين مختلفتين يتحدان ويوجهان المياه في اتجاه واحد. عندما يتضاعف حجم الماء في النهر بعد الانضمام إلى روافد واحدة ، تنخفض سرعة تدفق المياه قليلاً ولكن يتم الحفاظ على زخم المياه المتدفقة.

ما هو الاصطدام

يُعرف اصطدام جسيمين أو أكثر ببعضهما البعض في الفضاء بنقل طاقاتهما وزخمهما إلى أحدهما الآخر باسم الاصطدام.

عندما يكون الجسم في حالة مستقرة من السكون ، فإن لديه طاقة كامنة كافية مرتبطة به ، والتي يتم تحويلها إلى طاقة حركية أثناء حركته. عندما يكون الجسم في حالة حركة ، هناك احتمالية للقصف بجسم آخر في المنطقة المحيطة.

عند الاصطدام ، ينقل الجسم طاقته إلى الجسم الذي يصطدم به ، والذي يعتمد على ما إذا كان الجسم المعاكس في حالة راحة أو في حالة حركة ، وكذلك سرعة واتجاه الجسم ؛ بناءً عليه ، قد يكتسب الجسم طاقته أو ينقلها.

ما هو التصادم المرن

بعد اصطدام الجسيمات ، إذا كان هناك نقل الزخم والطاقة إلى الجسيمات التي تصطدم ببعضها البعض ، ثم يُعرف باسم التصادم المرن. في حالة الاصطدام المرن ، يتم الحفاظ على كل من الزخم والطاقة.

ضع في اعتبارك جسيم كتلته م1، تتحرك بسرعة V1 يصطدم بجسيم له كتلة م2 في راحه. بعد الاصطدام الكتلة م2 نازح من مكانه بسرعة V2, وكتلة م1 يأتي للراحة بعد التحويل في اتجاه مختلف. يمكن إعطاء زخم تصادم الجسيمين مع بعضهما البعض من خلال الصيغة

m1u1+m2u2=m1v1+m2v2

أين م1، m2 هي كتل الجسيمات 1 و 2 على التوالي

u1انت2 هي سرعات أولية لكل من الجسيم قبل الاصطدام ، و

v1في2 هي السرعات النهائية للجسيمات بعد الاصطدام.

نظرًا لأن مجموع سرعات الجسيمين قبل الاصطدام وبعده يظل كما هو ، فمن الواضح أن زخم الجسيمات يتم الحفاظ عليه قبل الاصطدام وبعده في حالة الاصطدام المرن.

بنفس الطريقة يتم صياغة الطاقة الحركية للجسيمات مثل

مجموع الطاقات الحركية للجسيمات قبل الاصطدام وبعده متساوية ، وبالتالي يتم الحفاظ على الطاقة الحركية للجسيم في التصادم المرن.

قراءة المزيد عن 20+ أمثلة على الطاقة الكامنة: حقائق مفصلة

الأسئلة المتكررة

رجل يدفع صندوقًا كتلته 20 كجم بسرعة 1 م / ث ويصطدم بجسم في حالة سكون كتلته 2 كجم. ماذا ستكون سرعة جسم كتلته بعد الاصطدام؟

نظرا: م1= 20 كجم

m2= 2 كجم

v1= 1 م / ث

نظرًا لأن هذا تصادم مرن ، يتم الحفاظ على زخم الصندوق والجسم.

m1v1=m2v2

v2=m1v1/m2

v2= (20 كجم * 1 م / ث) / 2 كجم

v2= 10 م / ث

ومن ثم ستكون سرعة الجسم 10 م / ث بعد اصطدامه بصندوق كتلته 20 كجم.

ما هو الفرق بين الاصطدام المرن وغير المرن؟

في حالة الاصطدام المرن ، يتم الحفاظ على الطاقة الحركية ، وكذلك الزخم ، قبل الاصطدام وبعده.

على عكس الاصطدام المرن ، فإن الاصطدام غير المرن لا يخضع لقانون الحفاظ على الطاقة. الطاقة الحركية للجسم قبل وبعد الاصطدام ليست هي نفسها ؛ يتحول إلى شكل آخر من أشكال الطاقة.

كيف يمكن تقليل التأثير بعد الاصطدام؟

لتقليل العواقب التي ستنجم بعد الاصطدام ، يمكننا خفض القوة أثناء اصطدام الجسمين.

يمكن تقليل القوة التي تمارس على الأجسام المتصادمة عن طريق زيادة المدة الزمنية للمسار المتخذ لحدوث الاصطدام.

لماذا لا يتم حفظ الطاقة الحركية في حالة الاصطدام غير المرن؟

في حالة الاصطدام غير المرن ، لا يتم الحفاظ على الزخم والطاقة بعد الاصطدام.

يتم تحويل الطاقة الحركية إلى شكل آخر من أشكال الطاقة ، ربما الطاقة الحرارية ، الطاقة الكامنة ، الطاقة الميكانيكية ؛ ومن ثم ، لا يتم حفظ الطاقة الحركية في حالة الاصطدام غير المرن.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات