Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Voorbeeldproblemen van elastische en inelastische botsing met antwoord?

Elastische botsingsvoorbeelden:

1. Biljartballen:

* Probleem: Een biljartbal (m1 =0,17 kg, v1 =2 m/s) botst frontaal met een stationaire biljartbal (m2 =0,17 kg, v2 =0 m/s). Na de botsing is de eerste bal stationair. Wat is de snelheid van de tweede bal na de botsing?

* Oplossing:

* behoud van momentum: m1*v1 + m2*v2 =m1*v1 ' + m2*v2'

* Behoud van kinetische energie: 1/2*m1*V1^2 + 1/2*M2*V2^2 =1/2*M1*V1 '^2 + 1/2*M2*V2'^2

* Het aansluiten van de waarden en het oplossen van de vergelijkingen, krijgen we:

* v1 '=0 m/s

* v2 '=2 m/s

* Antwoord: De snelheid van de tweede bal na de botsing is 2 m/s.

2. Twee identieke auto's:

* Probleem: Twee identieke auto's (M =1000 kg) botsen frontaal. De eerste auto reist met 20 m/s en de tweede auto reist met 10 m/s. Na de botsing blijven ze bij elkaar. Wat is de snelheid van de gecombineerde massa na de botsing?

* Oplossing:

* behoud van momentum: m1*v1 + m2*v2 =(m1 + m2)*v '

* Het aansluiten van de waarden en het oplossen van V ':

* v '=(1000 kg * 20 m/s + 1000 kg * (-10 m/s))/(1000 kg + 1000 kg) =5 m/s

* Antwoord: De snelheid van de gecombineerde massa na de botsing is 5 m/s.

Inelastische botsingsvoorbeelden:

1. Kleipallen:

* Probleem: Een bal van klei (m1 =0,5 kg, v1 =10 m/s) botst met een stationaire bal van klei (m2 =0,5 kg, v2 =0 m/s). De twee ballen blijven bij elkaar na de botsing. Wat is de snelheid van de gecombineerde massa na de botsing?

* Oplossing:

* behoud van momentum: m1*v1 + m2*v2 =(m1 + m2)*v '

* Het aansluiten van de waarden en het oplossen van V ':

* v '=(0,5 kg * 10 m/s + 0,5 kg * 0 m/s)/(0,5 kg + 0,5 kg) =5 m/s

* Antwoord: De snelheid van de gecombineerde massa na de botsing is 5 m/s.

2. Autosongeluk:

* Probleem: Een auto (m1 =1000 kg, v1 =20 m/s) botst met een stationaire auto (m2 =1000 kg, v2 =0 m/s). De twee auto's blijven bij elkaar en bewegen als een enkele eenheid. Als de restitutiecoëfficiënt 0,2 is, wat is dan de snelheid van de gecombineerde massa na de botsing?

* Oplossing:

* Restitutiecoëfficiënt (e) =(v2 ' - v1') / (v1 - v2) =0.2

* behoud van momentum: m1*v1 + m2*v2 =(m1 + m2)*v '

* Door deze vergelijkingen te combineren en op te lossen voor V ', krijgen we:

* v '=(m1 * v1 + m2 * v2)/(m1 + m2) =(1000 kg * 20 m/s + 1000 kg * 0 m/s)/(1000 kg + 1000 kg) =10 m/s

* Antwoord: De snelheid van de gecombineerde massa na de botsing is 10 m/s.

Belangrijke opmerking: Dit zijn slechts basisvoorbeelden. De complexiteit van botsingsproblemen kan toenemen met factoren zoals verschillende invalshoeken, niet-uniforme massa's en meer complexe vormen.