衝突 を研究するとき、散逸力の作用を受けない、つまり空気抵抗や摩擦がない 2 つの物体間の 1 次元 (または正面) 衝撃を考慮します。
したがって、このモデルでは、衝撃中 (非常に短い瞬間)、衝撃に巻き込まれた物体は弾性変形を受けます。それぞれの物体に関連付けられた 運動エネルギーは 、 弾性位置エネルギー に変換されます。体がどのようにして元の形状に完全に戻り、この弾性エネルギーを損失なく再び運動エネルギーに変換するのか。
「完全弾性衝撃とは、(衝撃後の)最終運動エネルギーと(衝撃前の)初期運動エネルギーが等しい衝撃のことです。」
動いている(速度がある)物体(質量がある)について話しているので、衝撃の前後の 運動量 の概念を使用して状況を説明できます。また、外部の力から隔離されたシステム内にあるため、衝撃の前後で全体の運動量も保存されます。
したがって、たとえば、移動している物体が静止している物体と衝突すると、次のようになります。
ショックを受ける前:
移動量:
運動エネルギー:
ショックの後:
移動量:
運動エネルギー:
そして、システムが保守的であることを認識して、次のようにします。
ただし、ショックは完全に弾力性があるわけではありません。上の例では、物体 B が非常に柔らかく、簡単に変形できる粘土片であると想像してください。衝突すると、物体 A が B にくっついて変形します。このプロセスではエネルギーが消費されるため、システム温度が上昇します。
「完全に非弾性の衝撃とは、衝撃後に物体が変形し、衝撃後に一緒に残る衝撃のことです。 」
ショックの前後では、次のような変化があります。
前に:
移動量:
運動エネルギー:
後:
移動量:
運動エネルギー:
非弾性衝撃であっても、考慮される力は内部の力であるため、運動量は保存されます。それから:
ただし、衝撃ではエネルギーの損失があるため、衝撃前の運動エネルギーは衝撃後の方が大きくなります。この差は 、熱エネルギー、音響エネルギー 、物体の変形仕事に相当します。
全体として、どれだけのエネルギーが失われたのかを知ることはできません。したがって、動きの研究は動きの量にのみ基づいています。
参照:
物理学の基礎 – Moderna Plus。ラマーリョ、ニコラウ、トレド。 Vol.01.モデルナ。第11版SP。 2016年
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