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


يجيب هذا المقال على السؤال "هل الطاقة الميكانيكية محفوظة في تصادم غير مرن؟" تعتبر الاصطدامات جزءًا شائعًا جدًا من حياتنا اليومية.

الاصطدام لا يعني بالضرورة اصطدام سيارتين ببعضهما البعض أن تصطدم سيارة. حتى ضرب الكرة هو مثال على الاصطدام. على الرغم من أن التصادمات ليست كلها متشابهة ، إلا أنها تختلف باختلاف المعلمات. سنقرأ المزيد عن الاصطدامات في هذه المقالة.

ما هو الاصطدام؟

التصادم هو حدث يصطدم فيه جسمان أو أكثر ببعضهما البعض. يمكن أن تكون التصادمات من أنواع مختلفة وفقًا لزاوية الاصطدام والسرعات النهائية لهذه الأجسام وما إلى ذلك.

الأنواع المختلفة من الاصطدامات المعروفة هي الاصطدام غير المرن والمرن. سوف ندرس المزيد حول هذه الأنواع وأنواعها الفرعية في أقسام لاحقة من هذه المقالة.

ما هي أنواع الاصطدام؟

يمكن أن تختلف التصادمات وفقًا لزاوية الاصطدام والسرعات النهائية للأجسام بعد الاصطدام. أنواع الاصطدام المختلفة هي-

  • تصادم غير مرن يُقال إن التصادم بين جسدين غير مرن عندما يكون يتم الحفاظ على الزخم خلال عملية الاصطدام بأكملها. ومع ذلك ، لا يتم حفظ الطاقة الحركية في هذا النوع من الاصطدام. معادلة الاصطدام غير المرن موضحة أدناه

m1v1i + م2v2i = (م1 + م2) •f

أين،

م 1 هي كتلة الجسم الأول

v1i هي السرعة الابتدائية للجسم الأول

m2 هي كتلة الجسم الثاني

v2i هي السرعة الابتدائية للجسم الثاني

vf هي السرعة النهائية المجمعة للجسم الأول والثاني

هي الطاقة الميكانيكية المحفوظة في تصادم غير مرن
صورة: ارتداد الكرة هو مثال على سلسلة من الاصطدامات غير المرنة

صورة ائتمانات: مايكل ماجز تحرير بواسطة ريتشارد بارتزكذاب الكرة القوية تحريرCC BY-SA 3.0

m1v1i + م2v2i = م1v1f+ 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؟

يمكن تعريف كفاءة الاسترداد على أنها نسبة السرعة النسبية النهائية بعد اصطدام الأجسام إلى السرعة النسبية النهائية قبل اصطدام الجسمين. يتم الإشارة إليه بواسطة البريد.

رياضيا ، يمكن أن يكون الرد الفعال كالتالي-

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

ما هي أهمية التعاون الفعال في الرد؟

يساعدنا التعاون الفعال في الاسترداد على فهم أنواع الاصطدام الذي يحدث. فيما يلي قائمة قيم المشاركة الفعالة في الاسترداد ومعناها.

  • e = 0: عندما تكون القيمة الفعالة المشتركة s صفر ، يمكننا القول أن الاصطدام غير مرن تمامًا. يتم تحويل الطاقة الحركية الكاملة إلى أشكال أخرى من الطاقة بشكل رئيسي الحرارة وطاقة التشوه. 
  • 0
  • ه = 1: هذه حالة اصطدام مرن تماما. لا يتم هنا تحويل أو تبديد الطاقة الحرارية. سترتد الأشياء مرة أخرى بنفس السرعة التي اقتربت بها بالضبط.

في معظم الحالات الشائعة ، تقع قيمة الاسترداد المشترك بين 0 و 1.

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

بكلمات بسيطة ، يمكننا أن نقول أن ميكانيكيًا طاقة في تصادم غير مرن لا يتم حفظه. وذلك لأن الطاقة الحركية للجسم بعد الاصطدام تتبدد إلى طاقة حرارية.

تنتج الطاقة الحرارية نتيجة الاحتكاك الداخلي. الطاقة الحرارية ليست نوعًا من الطاقة الميكانيكية ، يمكننا القول أن الطاقة الحركية لا يتم حفظها أثناء حدوث تصادم غير مرن ، وبالتالي ، لا يتم حفظ الطاقة الميكانيكية في حالة الاصطدام المرن.

هل يتم حفظ الطاقة الميكانيكية الكلية في حالة تصادم غير مرن؟

تشكل الطاقة الحركية والطاقة الكامنة معًا ما نعرفه باسم الطاقة الميكانيكية. أثناء الاصطدام غير المرن ، يتم تبديد قدر من الطاقة الميكانيكية وتحويلها إلى طاقة حرارية أو في بعض الأحيان يتم استخدام هذه الطاقة في تشويه الجسم.

ومن ثم يمكننا القول أن الطاقة الميكانيكية الكلية لا يتم حفظها أثناء الاصطدام غير المرن حيث يتم تحويل الطاقة إلى شكل آخر.

أين تذهب الطاقة الميكانيكية في حالة الاصطدام المرن؟

ونحن جميعا تعرف هذه الحقيقة عن الطاقة أنه لا يمكن أبدًا إنشاؤه أو تدميره. ما يمكننا فعله بالطاقة هو أنه يمكننا فقط تحويلها من واحدة إلى أخرى.

في حالة الاصطدام غير المرن ، تقل الطاقة الحركية حيث يتم تبديدها لتسخين الطاقة أو يتم استخدامها في تشويه شكل الجسم. لذلك يمكننا القول أن الطاقة الميكانيكية تتحول إلى طاقة حرارية أو يتم استخدامها في تشويه الجسم بعد الاصطدام.

ما هو الاصطدام غير المرن تماما؟

عندما يفقد الجسم الحد الأقصى أو كل طاقته الحركية ، يمكن القول أنه تعرض لتصادم غير مرن تمامًا.

قيمة e أو كفاءة التعويض عن تصادم غير مرن تمامًا هي صفر. هذا يعني أن الطاقة الحركية بعد الاصطدام هي صفر. هذا يعني أن الطاقة الحركية تتبدد بالكامل في حرارة أو تستهلك في تشوه شكل الجسم.

أمثلة على الاصطدام غير المرن

يمكن القول أن التصادم غير مرن عندما نرى انخفاض قيمة الطاقة الحركية بعد الاصطدام.

دعونا نرى بعض أمثلة على الاصطدام غير المرن. يتم تقديمها أدناه-

  • كرة الطين ملقاة على الحائط- كرة الطين تلتصق بالحائط. تصبح الطاقة الحركية لكرات الطين صفراً. يتم استخدام الطاقة الكاملة في تشوه كرة الطين.
  • لاعب الكريكيت يضرب الكرة- عندما يضرب لاعب الكريكيت كرة ، قد تزداد الطاقة الحركية للكرة أو تنقص اعتمادًا على تأثير كليهما.
  • سقطت الكرة من ارتفاع- تفقد الكرة بعض طاقتها بعد اصطدامها بالأرض فلا ترتد إلى نفس الارتفاع بالضرورة. وهكذا يمكننا القول أن بعض الطاقة الحركية للكرة ضاعت مما يعني أنها اصطدام غير مرن.
  • ضرب الحشرة بالسيارة- عندما تصطدم حشرة بسيارة ، لا يوجد تغيير كبير في سرعة السيارة. لكن سرعة الحشرة تصبح مساوية لسرعة السيارة. هذا مثال على اصطدام غير مرن تمامًا.
  • شخصان من أحجام مختلفة يقابلان بعضهما البعض- عندما يصطدم شخصان بأحجام مختلفة ببعضهما البعض ، ستنخفض الطاقات الحركية النهائية لكلا الشخصين حيث يتم استخدام قدر من الطاقة في موازنة نفسيهما.
  • سقوط الهاتف المحمول على الأرض- عندما ينزلق الهاتف المحمول من الجيب ويسقط ، لا يرتد الهاتف إلى نفس ارتفاع الجيب. يتم فقدان الطاقة الحركية في تكسير الهاتف أو كسره. ومن ثم فهو تصادم غير مرن. حتى الهاتف الذي يحتوي على أغطية ناعمة لا يعود إلى نفس الارتفاع لأن الأغطية الناعمة تمتص الصدمات.

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