تصادم مرن للغاية: حقائق مفصلة وأسئلة وأجوبة


دعونا نناقش بعض الحقائق التفصيلية حول الاصطدام الفائق المرونة ، وكيف وأين يحدث ، وبعض الأمثلة ، والحقائق التفصيلية.

التصادمات فائقة المرونة هي تلك التي لا يفقد فيها الجسيم المتصادم طاقته الحركية ، وبدلاً من ذلك يكتسب بعض الطاقة الحركية من الجسيم الذي يصطدم به ويتسارع بمعدل أسرع بعد الاصطدام.

ما هو التصادم المرن للغاية

يقال أن التصادم يكون مرنًا عند حفظ الزخم والطاقة الحركية للجسم بعد الاصطدام. قد يكون هناك فقدان أو اكتساب الطاقة أثناء اصطدام الأشياء.

التصادم الذي لا يوجد فيه فقد للطاقة بدلاً من أن يكتسب الجسم كمية إضافية من الطاقة ثم يُقال أن الاصطدام هو تصادم مرن للغاية. قد يكون هذا الإمداد الإضافي للطاقة الحركية نتيجة لتحويل الطاقة الكامنة للجسم إلى طاقة حركية.

أين يحدث الاصطدام الفائق المرونة

معظم الاصطدامات في الطبيعة تصادمات غير مرنة حيث يتم تحويل الطاقة الحركية للجسم المتصادم إلى شكل آخر من أشكال الطاقة.

حسنا، يحدث الاصطدام الفائق المرونة في الغالب في التفاعلات التفجيرية مثل الانشطار النووي والمفاعلات والمستعرات الأعظمية والانفجارات وما إلى ذلك التي تخلق تأثيرًا خطيرًا. هذا نتيجة لاكتساب كمية إضافية من الطاقة الحركية دون أي فقدان للطاقة. عند الاصطدام ، بعد ذلك ، يتلقى الجسم الطاقة من الجسم الذي يصطدم به ، مما يتفوق على الطاقة الحركية للجسم.

صيغة الاصطدام فائقة المرونة

اعتبر جزيئين كتلتهما م1 وم2. جزيء كتلته م1 يقترب من اللانهاية بسرعة ش1 ويصطدم مع الكتلة م2 تتحرك بسرعة ش2. بعد الاصطدام ، تنحرف كلتا الكتلتين بعيدًا عن بعضهما البعض لصنع زاوية مع مستوى بسرعات v1 و v2.

في التصادم المرن ، يتم الحفاظ على زخم الجسيمات قبل الاصطدام وبعده ، ومن ثم يتم الحصول عليه من خلال العلاقة

m1u1+m2u2=m1v1+m2v2

أين m1, m2 هي كتل الجسيمات 1 و 2 على التوالي

u1, u2 هي سرعات أولية لكل من الجسيم قبل الاصطدام ، و

v1, v2 هي السرعات النهائية للجسيمات بعد الاصطدام.

سيكون زخم الجزيء المتصادم بعد الاصطدام أكبر من زخم الجزيء قبل الاصطدام.

m1u1<m1v1

مما يعني أن u1<v1

والطاقة الحركية للجسيم في الاصطدام هي

1 / 2 م1u12+1/2 م2u22= 1/2 م1v12+1/2 م2v22

منذ ش1<v1، ستزداد الطاقة الحركية للجزيء المتصادم بعد الاصطدام.

1 / 2 م1u12<1/2 م1v12

هذا يعني أن الطاقة المرتبطة بالجزيء 2 ستنخفض لأنها ستنقل طاقتها الكامنة إلى الجزيء 1 الذي سيتحول إلى طاقة حركية.

مثال تصادم مرن للغاية

دعونا نناقش بعض أمثلة على الاصطدام الفائق المرونة لفهم المصطلح بشكل أفضل.

الانشطار النووي

الانشطار هو عملية تقسيم المادة المتفاعلة إلى منتجين أو أكثر. تنقسم نواة الذرة إلى نواتين أو أكثر عندما يصطدم فوتون عالي الطاقة بالنواة.

تصادم مرن للغاية
الانشطار النووي

يحمل الفوتون الذي يقترب من اللانهاية طاقة حركية معه ، وعند قصفه بالنواة يطلق طاقته إلى النواة بسبب عدم استقرار النواة. ينتج عن هذا انقسام النواة إلى نواتين ابنتين تطلقان الفوتون.

تقل كتلة النواة إلى النصف ويتم تحويل الطاقة الكامنة للنواة إلى طاقة حركية وبالتالي الطاقة الحركية النهائية المعطاة في عملية بعد الاصطدام عالية. تستخدم هذه التقنية في الأسلحة النووية وفي المفاعلات النووية لإنتاج طاقة ضخمة.

سبائك ذاكرة الشكل

سبائك ذاكرة الشكل عبارة عن مواد فائقة المرونة يتم تصنيعها عند درجة حرارة معينة. يتم تشكيل السبيكة في شكل معين أثناء التسخين ، والحفاظ على درجة حرارة معينة ، وتبريدها بسرعة. يتم حفظ هذا الشكل عن طريق السبيكة.

يغير الجسم شكله عندما يُفرض عليه حمل خارجي ولكنه يستعيد شكله بمجرد إزالة الحمل وتعريضه لنفس درجة الحرارة التي تشكل عندها. هذه المرونة الفائقة هي عملية قابلة للعكس.

في الغالب ، تُستخدم سبائك النحاس والألومنيوم والنيكل والنيكل والتيتانيوم كسبائك ذاكرة للشكل. النيكل-تيتانيوم هو أحد سبائك الذاكرة المستخدمة في تصنيع أسلاك تقويم الأسنان.

قنبلة يورانيوم

يعتبر اليورانيوم 235 ذرة عالية النشاط الإشعاعي وتنتج كمية كبيرة من الطاقة أثناء انشطاره ، ولهذا السبب يتم استخدامه في الغالب في المفاعلات والمتفجرات.

تصادم مرن للغاية
انشطار ذرة اليورانيوم

هذا مشابه للانشطار النووي ، عندما يصطدم النيوترون بذرة اليورانيوم 235 ، تنتقل الطاقة الحركية للنيوترون إلى ذرة اليورانيوم وتصبح غير مستقرة بسبب توفر النيوترون الإضافي. هذا النيوترون يرتد مع الذرة.

تنقسم الذرة غير المستقرة إلى حد كبير إلى نواتين ابنتين كما هو موضح في الرسم البياني أعلاه ، وتطلق ثلاث نوى حرة تتفاعل بعد ذلك مع ذرة أخرى من اليورانيوم للانشطار. يعطي هذا التفاعل كمية هائلة من الطاقة والحرارة في المناطق المحيطة ، وبالتالي فهو تفاعل طارد للحرارة.

الربيع

يخزن الربيع عند ضغطه الطاقة الكامنة فيه. عند تحرير الضغط من الخيط ، فإنه يعطي كمية كبيرة من الطاقة الكامنة في شكل طاقة حركية.

اقرأ المزيد في الربيع الطاقة الكامنة.

المذنب يقترب من الشمس

تمتلك الشمس أعلى قوة جاذبية في السديم الشمسي ، وبالتالي فإن معظم المذنبات التي تقترب من السديم البعيد تصل حول الشمس. يكتسبون طاقة كامنة كافية من خلال الإشعاعات المنبعثة من الشمس وتنحرف في مسار مكافئ. الطاقة الحركية للمذنب بعد الانحراف أكبر بكثير من طاقته الحركية عند اقترابه من الشمس.

يتم حفظ النبضة في التصادم المرن

يتم تعريف النبضة على أنها قوة يتم تحفيزها على الكائن في فترة زمنية محددة وتعطى بالصيغة

أنا = فΔ t

أين أنا الدافع

F هي قوة

Δ ر هو تغيير في الوقت.

الدافع يساوي أيضًا التغيير في زخم الكائن.

I=ΔP

بالتالي، ΔP = F. Δ t

في التصادم المرن ، يكون التغيير في زخم الجسم مساويًا للفرق بين زخم الجسم قبل الاصطدام وبعده.

ΔP = م [V.f-Vi]

حيث m كتلة الجسم المتصادم.

Vf هي السرعة النهائية للجسم

Vi هي السرعة الابتدائية للجسم

ولذلك،

F Δ ر = م [V.f-Vi]

يمكن معرفة الدافع على الجسم في حالة الاصطدام من خلال إيجاد الفرق بين سرعات الجسم قبل الاصطدام وبعده.

من الواضح أن هناك دافعًا للتصادم على كلا الجسمين ، ولكن نظرًا لقوة التفاعل المعاكسة ، يتم تقليل الدافع وإلغاءه. في معظم الحالات ، هناك تغيير طفيف في زخم الجسم.

كيف تحل تصادمًا مرنًا تمامًا

في حالة الاصطدام المرن تمامًا ، لا يوجد فقدان للطاقة الحركية للجسم بعد الاصطدام. يتم الحفاظ على الزخم والطاقة الحركية للجسم في حالة الاصطدام المرن تمامًا.

ضع في اعتبارك جسيم كتلته م1 التسارع بسرعة ش1 ضرب جسيم الكتلة م2 تتحرك بسرعة ش2، ثم زخم الجسيم 1 م1 u1 والجسيم 2 هو m2u2. يقترب الجسيم 1 من الجسيم 2 ويصطدم به مما يخلق تأثيرًا صافيًا صفريًا ويكتسب كلا الجسيمين 1 و 2 السرعة v1 و v2 على التوالي وتحويل في اتجاهين مختلفين.

حيث يتم الحفاظ على زخم الجسيمات قبل الاصطدام وبعده

m1u1+m2u2= م1v1+ م2v2

لا يوجد فقد في الطاقات الحركية للجسيمات ، وبالتالي تظل الطاقة الحركية قبل وبعد الاصطدام دون تغيير.

1 / 2 م1u1+1/2 م2u2= 1/2 م1v1+1/2 م2v2

m1(u1-v1) = م2(v2-u2)

م 1 / م 2 = v2-u2/u1-v1

قراءة المزيد عن 8+ أمثلة للتصادم المرن تمامًا: حقائق مفصلة وأسئلة شائعة.

الأسئلة المتكررة

س 1. يصطدم جسم أ كتلته ٥ كجم بالجسم ب عند السكون بسرعة ٣ م / ث. بعد الاصطدام يتحرك الجسمان بسرعة 5 م / ث. ما كتلة الجسم ب؟ ما هو الدافع على الجسم بسبب الاصطدام؟

نظرا: م1= 5 كجم

m2=?

u1= 3 م / ث

u2=0

v1=v2= 0.8 م / ث

منذ يتم الحفاظ على الزخم في التصادم

m1u1+m2u2=m1v1+m2v2

5 * 3 + م2* 0 = 5 * 0.8 + م2* 0.8

15 + 0 = 4 + م2* 0.8

11 = م2* 0.8

m2= 11 / 0.8 = 13.75 كجم

كتلة الجسم 2 هي 13.75 كجم.

الزخم الكلي للجسم قبل الاصطدام هو

Pفي البداية=m1u1+m2u2=5*3+13.75*0=15

Pنهائي=m1v1+m2v2 = 5*0.8 + 13.75 * 0.8 = 4+11 = 15

النبضة على الجسم بسبب الاصطدام هي

أنا Δف = فنهائي - Pفي البداية = 15-15 = 0

وبالتالي ، لا يوجد دافع محفوظ في التصادم.

ما هو الدافع الناجم عن الاصطدام؟

النبضة هي مدة القوة المؤثرة على الجسيمات أثناء الاصطدام.

يتم تعريفه أيضًا على أنه التغيير في زخم الأجسام قبل التصادم وبعده ويساوي القوة التي يفرضها الجسم لفترة زمنية محدودة.

كيف يتأخر الدافع في اصطدام مرن تمامًا وتصادم مرن للغاية؟

يوفر يتم الحفاظ على زخم الكائن وبالتالي الدافع يصبح صفرًا في تصادم مرن تمامًا.

في حالة الاصطدام الفائق المرونة ، يزداد زخم الجسم بعد الاصطدام حيث تتفوق الطاقة الحركية ، وبالتالي يكون الدافع موجبًا.

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

رابط إلى هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيدروكسيد الصوديوم عبارة عن قاعدة غير عضوية قوية ذات كتلة مولية 40 جم / مول. دعونا نناقش المزيد من هيدروكسيد الصوديوم في المقالة التالية. NaOH عبارة عن قاعدة معدنية قلوية ، لذا فإن طبيعة القاعدة قوية جدًا. إنه أيوني ...