هل يتم حفظ الطاقة الميكانيكية في حالة حدوث تصادم مرن: لماذا ومتى وحقائق مفصلة وأسئلة وأجوبة


يجيب هذا المقال على السؤال "هل يتم حفظ الطاقة الميكانيكية في حالة الاصطدام المرن؟" تعتبر الاصطدامات أمرًا شائعًا جدًا في حياتنا ، ويمكننا رؤيتها تحدث بين الحين والآخر.

لا يقتصر التصادم على اصطدام سيارتين ببعضهما البعض أو اصطدام شخص ما بسيارة. ضرب الكرة هو أيضا مثال على الاصطدام. ومع ذلك ، ليست كل الاصطدامات متشابهة ، كل الاصطدامات مختلفة اعتمادًا على معلمات مختلفة. دعونا نقرأ المزيد عن الاصطدامات في هذه المقالة.

ما هو الاصطدام؟

كما نوقش أعلاه ، يمكن تعريف الاصطدام بأنه حدث اصطدام جسمين أو أكثر ببعضهما البعض. يمكن أن يتخذ هذا الضرب من الأشياء أساليب مختلفة ومن ثم يمكن تصنيفها إلى بعض الأنواع.

سنناقش حول هذه الأنواع بالتفصيل في أقسام أخرى. يمكن أن تحدث التصادمات بشكل خطي وغير مباشر. كلاهما له عواقب مختلفة سنناقشها أيضًا في هذه المقالة.

أنواع الاصطدام

يمكن أن تختلف الاصطدامات من تأثير إلى آخر. تصنف الاصطدامات على نطاق واسع إلى نوعين رئيسيين. يتم التصنيف على أساس الحفاظ على الطاقة الحركية.

فيما يلي نبذة مختصرة عن أنواع مختلفة من الاصطدامات-

  • تصادم غير مرن- هناك بعض الاصطدامات التي لا تحفظ فيها الطاقة الحركية بعد حدوث الاصطدام. يسمى هذا النوع من الاصطدامات باسم الاصطدامات غير المرنة. تنخفض الطاقة الحركية مع تبددها حرارة أو تستخدم في تشويه شكل الجسم.
  • تصادم مرن - في التصادمات المرنة ، تظل الطاقة الحركية للأجسام محفوظة بعد حدوث الاصطدام ، وهذا بخلاف الاصطدامات غير المرنة حيث يتم الحفاظ على الزخم وليس الطاقة الحركية. قد تنتقل الطاقة الحركية إلى جسم آخر لكنها لا تضيع.

لاحظ أنه يتم الحفاظ على الزخم في كل من الاصطدام المرن والاصطدام غير المرن.

صيغة تصادم مرنة

كما تمت مناقشته سابقًا ، في حالة الاصطدام المرن ، يتم الحفاظ على الزخم وكذلك الطاقة الحركية.

يمكن إعطاء صيغة الاصطدام المرن على النحو التالي:

m1v1i + م2v2i = م1 v1f + م2v2f

أين،

م 1 هي كتلة الجسم الأول

m2 هي كتلة الجسم الثاني

v1i هي السرعة الابتدائية للجسم الأول

v2i هي السرعة الابتدائية للجسم الثاني

v1f هي السرعة النهائية للجسم الأول

vf2 هي السرعة النهائية للجسم الثاني

ما هو التعاون الفعال للرد؟

نسبة النهائي السرعة النسبية بعد الاصطدام بالسرعة النسبية النهائية قبل الاصطدام يسمى المشارك الفعال للرد.

يخبرنا هذا المشترك عن طبيعة الاصطدام. يشار إليه بالحرف e. رياضياً ، يتم إعطاء هذا الكفاءة المشتركة من خلال الصيغة الواردة أدناه-

ه = ت2-v1/u1-u2

أين،

v2 هي السرعة النهائية للجسم الثاني

v1 هي السرعة النهائية للجسم الأول

u2 هي السرعة الابتدائية للجسم الثاني

u1 هي السرعة الابتدائية للجسم الأول

لماذا يتم حفظ الطاقة الميكانيكية في حالة الاصطدام المرن؟

يتم الحفاظ على الطاقة الحركية للأجسام أثناء الاصطدام المرن لتلك الأجسام. هذه هي السمة الأساسية للتصادم المرن والشرط الضروري لكي يكون التصادم مرنًا.

الطاقة الحركية هي نوع من الطاقة الميكانيكية ، يمكننا القول أن الطاقة الميكانيكية يتم حفظها أيضًا في تصادم مرن حيث يتم حفظ الطاقة الحركية. لا تضيع الطاقة الحركية أو تتبدد في الحرارة كما يحدث في الاصطدام غير المرن.

أمثلة على الاصطدام المرن

هناك العديد من حالات الحياة الواقعية حيث يمكننا القول إن الاصطدام مرن. كما نعلم أن التصادم يكون مرنًا عند كل من الطاقة الحركية و يتم الحفاظ على الزخم.

دعونا نلقي نظرة على البعض أمثلة على الاصطدام المرن حيث يمكننا أن نرى أنه يتم الحفاظ على الطاقة الميكانيكية-

  • ضرب الكرة بكرة أخرى في لعبة البلياردو- لعبة البلياردو هي خير مثال على الاصطدام المرن. يتم نقل الطاقة الحركية بالكامل إلى كرة أخرى. هنا الطاقة الحركية لا تتبدد أو تفقد. يظل حجم الطاقة الحركية كما هو طوال الوقت.
هي طاقة ميكانيكية محفوظة في تصادم مرن
الصورة: طاولة بلياردو

اعتمادات الصورة: مجهول ، PoolTablewithEquipment- غيرCC BY-SA 3.0

  • رمي الكرة بحيث ترتد إلى أيدينا- إذا قمنا برمي كرة مطاطية ، فإنها تميل إلى الارتداد إلى أيدينا. هذا مثال آخر على الاصطدام المرن. يتم تحويل الطاقة الكامنة للكرة بالكامل إلى الطاقة الحركية ويتم تحويل هذه الطاقة الحركية مرة أخرى إلى طاقة كامنة بمجرد وصولها إلى اليد. ولكن بعد الاصطدام وقبله ، يمكن القول إن الطاقة الحركية تظل محفوظة.
  • عندما تصطدم كرة رخامية برمية أخرى- اصطدام رخام برخام آخر يشبه اصطدام الكرات في لعبة البلياردو. يتم نقل الطاقة الحركية بالكامل إلى رخام آخر. لا تضيع الطاقة الحركية في أي مكان آخر ، ومن ثم يمكن القول إن الطاقة الحركية محفوظة.
  • تجربة نيوتن للقانون الثالث- لشرح قانون نيوتن الثالث للحركة ، يمكننا أن نرى أنه عندما تصطدم الكرة بسلسلة الكرات ، تخرج الكرات الأخيرة من السلسلة وترتد مرة أخرى بنفس الطاقة الحركية. هذا مثال على الاصطدام المرن.

هل اصطدام السيارة اصطدام مرن؟

عندما تصطدم سيارتان ، نلاحظ صوتًا عاليًا قادمًا من الاصطدام بالإضافة إلى تشوه السيارات من نقطة التلامس.

في حالة الاصطدام المرن ، لا تضيع الطاقة الحركية أو تتبدد أو تتحول إلى طاقة صوتية أو حرارية. نظرًا لأن السيارة تعاني من تشوه وتفقد طاقتها الحركية بعد الاصطدام ، يمكننا القول أن حادث سيارة ليس أمرًا مثال على الاصطدام المرن ولكنه مثال على الاصطدام غير المرن.

ماذا تقصد بالتصادم المرن تمامًا؟

في حالة حدوث تصادم مرن تمامًا ، فإن قيمة كفاءة الاسترداد تساوي 1. وهذا يعني أن الطاقة الحركية لا تتغير ولو قليلاً (اعتبار الكتلة ثابتة طوال الوقت).

عندما لا تتغير الطاقة الحركية للأجسام ولو بمقدار ضئيل ، فإن هذا يطلق عليه التصادم المرن تمامًا. هذه حالة مثالية. أقرب مثال على الاصطدام المرن تمامًا هو ضرب الكرات في لعبة البلياردو. لقد ناقشنا حول هذا الموضوع في الأقسام أعلاه.

ابهيشيك

مرحباً .... أنا أبهيشيك خامبهاتا ، لقد تابعت درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية. طوال أربع سنوات من عملي في الهندسة ، قمت بتصميم وطيران طائرات بدون طيار. موطن قوتي هو ميكانيكا الموائع والهندسة الحرارية. استند مشروعي في السنة الرابعة إلى تحسين أداء المركبات الجوية غير المأهولة باستخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية. أود التواصل مع الأشخاص ذوي التفكير المماثل.

آخر المقالات

رابط إلى هل بجانب اقتران؟ 5 حقائق (متى ولماذا وأمثلة)

هل بجانب اقتران؟ 5 حقائق (متى ولماذا وأمثلة)

تلعب "أدوات الاقتران" و "الظروف المترابطة" نفس الدور من خلال ربط العبارات أو الجمل أو الجمل. دعونا نتحقق من الدور الذي يلعبه "إلى جانب" أثناء ربط الجمل. كلمة "بجانب" هي ...