In questo articolo, discuteremo vari esempi di collisioni elastiche e fatti dettagliati su ciascuno di essi.

Di seguito è riportato un elenco di esempi di collisione elastica:-

La culla di Newton

Consiste di pesi di uguale massa appesi alla culla con il supporto di una corda di uguale lunghezza. Quando la quantità di moto viene applicata al peso ad un'estremità, il peso 1 si muove con velocità V₁ avendo lo slancio di mu₁ e guadagnando energia cinetica (1/2)m₁u₁²

In caso di collisione tra il peso 1 e il peso 2, questa energia cinetica viene fornita al peso 2 sotto forma di energia potenziale, poiché i blocchi da 2 a 4 sono molto vicini l'uno all'altro, quindi la quantità di moto viene conservata e l'energia potenziale viene trasferita al bob successivi e alla fine rilasciando fino all'ultimo bob in una linea, che poi oscilla nell'aria convertendo l'energia potenziale ricevuta nell'energia cinetica uguale all'energia cinetica data al bob 1.

Formuliamo come si conservano quantità di moto ed energia nel caso della culla di Newton.

Secondo la legge di conservazione della quantità di moto, l'equazione è scritta come

Poiché, m₁=m₂=m₃=m₄=m₅=m e le velocità dei bob 2,3 e 4 rimangono invariate negli urti, cioè pari a zero. E la velocità iniziale del bob 5 è zero e dopo l'urto la velocità del bob 1 diventa zero.

Perciò,

mu₁=mv₅

La velocità del peso 1 e 5 rimane la stessa, e quindi,

u₁=v₅=v

quindi mv=mv

La quantità di moto prima e dopo l'urto è uguale.

Allo stesso modo l'energia cinetica di bob 1 e 5 rimane la stessa come le velocità di entrambi i bob sono costanti. Non è necessario considerare le energie cinetiche del peso 2-4 poiché non c'è velocità dei pesi visti.

Palla che rimbalza a terra

La palla che rimbalza a terra è un esempio dell'urto elastico troppo. La palla mantiene il suo slancio mentre torna a terra e quindi rimbalza indietro fino a quando la sua energia non si riduce.

Collisione di palle da biliardo

Quando colpisci una palla da biliardo per prendere di mira un'altra palla, applichi una forza sulla palla, si muove con l'energia cinetica e trasferisce questa energia alla palla successiva in caso di collisione. Da quando c'è un trasferimento di energia cinetica da una palla all'altra e la quantità di moto si conserva, possiamo dire che si tratta di un urto elastico.

Carrom

Per aver colpito un carrommen da un attaccante, stai effettivamente dando slancio all'attaccante fornendo l'energia cinetica all'attaccante per colpire il carrommen. Colpendo l'energia viene trasferita al carrommen che si dirige verso il foro netto della tavola del carambola.

Tennis

L'energia cinetica viene fornita alla palla colpendola con una racchetta da tennis. La palla si scontra con la rete della racchetta che inoltre fornisce energia potenziale elastica alla palla che viene convertita in energia cinetica. L'avversario colpisce la palla mantenendo l'energia della palla e il processo continua fino a quando la palla perde il suo slancio. Questo è anche un esempio di collisione poiché la quantità di moto e l'energia cinetica della palla si conservano dopo ogni collisione.

Cricket

Anche un batman che colpisce la palla è un esempio di collisione elastica. La palla che si avvicina al batman dal lanciatore ha energia cinetica e slancio, che vengono mantenuti dopo aver colpito una palla con una mazza e porta via la palla con lo slancio e l'energia cinetica finché non cade.

Scattering Compton

Anche lo scattering Compton è un esempio di urto elastico in cui entrambi gli slancio e l'energia delle particelle è conservata.

È una collisione tra un fotone e una particella carica. UN fotone ad alta energia cinetica colpisce l'elettrone a riposo formando un angolo di 180 gradi. L'energia del fotone può essere calcolata da

E_fotone= hc/λ

L'energia cinetica del fotone viene trasferita alla particella carica stabile, questa energia viene riavvolta dall'elettrone e quindi diffusa formando un angolo con il piano. Il fotone viene disperso formando un angolo rilasciando o guadagnando energia dall'elettrone. Se l'energia del fotone diminuisce, implica che la sua lunghezza d'onda aumenta.

La differenza nel file lunghezza d'onda del fotone prima e dopo la collisione è data dall'equazione:-

Trampolino

Una persona che salta su un trampolino esercita un'energia potenziale elastica che lo aiuta a saltare più in alto convertendo l'energia potenziale elastica in energia cinetica. Dopo ogni salto che raggiunge una certa altezza, una persona fa una pausa in aria quando il totale l'energia cinetica del corpo viene convertita in potenziale energia, e una persona scende verticalmente a causa della forza gravitazionale.

Quando una persona salta sul trampolino, l'energia della persona sul trampolino e l'energia potenziale elastica del trampolino si conserva anche dopo i frequenti salti. Quindi è un tipo di urto elastico.

Un'auto che colpisce una bicicletta in movimento

Se un'auto ad altissima velocità colpisce una bici in movimento, la bici accelererà con un aumento di velocità e verrà portata via a una certa distanza prima di crollare, allo stesso tempo l'auto subirà un sobbalzo.

Questo è perché l'energia cinetica dell'auto che accelera ad altissima velocità trasferisce la sua energia alla bici che risulta in un trascinamento della bici aumentando la sua velocità. Qui possiamo vedere che l'energia si conserva.

Collisione molecolare in aria

Nell'aria, le molecole si muovono con un movimento casuale poiché le molecole nell'aria sono separate da una grande distanza tra loro e quindi sono libere di muoversi. Ci sono più probabilità che le molecole si scontrino tra loro.

La quantità di moto e l'energia delle molecole si conservano mostrando così urti elastici.

Cogliere un mango da un albero usando una fionda

Una fionda viene fornita con una cintura di gomma che, una volta tesa, produce energia potenziale sufficiente e viene fornita alla pietra che la tiene su di essa. Questa pietra applica una forza sul mango preso di mira, cambia direzione e ricade a terra a causa della gravità. Qui si conserva l'energia cinetica.

Due barche legate alla boa di ormeggio

La barca galleggia a causa di forza vivace dal volume dell'acqua del fiume. Poiché l'acqua del fiume è torbida, le barche legate alla boa di ormeggio tremeranno insieme alle piccole onde che salgono sulla superficie dell'acqua. L'energia potenziale degli enormi corpi idrici è molto alta.

A causa della torbidità e delle barche instabili, ci sono più possibilità che due barche si scontrino l'una con l'altra. In caso di collisione le barche di uguale peso si respingono l'una dall'altra mantenendo la stessa quantità di moto e l'energia viene trasferita equamente ad entrambe le barche. Quindi è un esempio di urto elastico.

Elastico

Quando l'elastico viene allungato, immagazzina energia potenziale con sé; che quando viene rilasciato, sprigiona un'immensa quantità di energia. L'elastico è un elemento elastico che riacquista forma e dimensione anche dopo l'allungamento. L'energia si conserva in un processo e quindi è un esempio di un urto elastico.

Saltare la pietra nell'acqua

Quando un sasso viene puntato sul corpo idrico, un sasso rimbalza sul livello superiore dell'acqua a causa della conversione della sua energia da energia cinetica a potenziale e da energia potenziale a cinetica a seconda della rotazione e della forza applicata su una pietra dalla persona. I la quantità di moto della pietra è conservata nel processo rendendo possibile saltare la lunga distanza e rimbalzare sulla superficie dell'acqua.

Due affluenti fluviali si uniscono per formare un'unica via d'acqua

Due fiumi che scorrono con due velocità diverse combinano e dirigono l'acqua in un'unica direzione. Quando il volume dell'acqua nel fiume dopo essersi unito ai singoli affluenti raddoppia, la velocità dell'acqua corrente diminuisce leggermente ma la quantità di moto dell'acqua corrente viene conservata.

Cos'è la collisione?

L'urto di due o più particelle l'una contro l'altra nello spazio trasferendo le loro energie e quantità di moto l'una all'altra è noto come collisione.

Quando l'oggetto è in uno stato stabile di quiete, ha abbastanza energia potenziale associata, che viene convertita in energia cinetica durante il suo movimento. Poiché l'oggetto è in movimento, ci sono probabilità di bombardare un altro oggetto nei dintorni.

All'urto l'oggetto trasferisce la sua energia all'oggetto con cui urta, il che dipende dal fatto che l'oggetto opposto sia fermo o in movimento, anche dalla velocità e direzione dell'oggetto; in base ad esso l'oggetto può guadagnare o trasferire la sua energia.

Cos'è la collisione elastica?

Dopo l'urto delle particelle, se c'è un trasferimento di quantità di moto ed energia alla particella che si scontra tra loro, allora è noto come urto elastico. In un urto elastico si conservano sia la quantità di moto che l'energia.

Consideriamo una particella di massa m₁, muovendosi con velocità V₁ si scontra con una particella di massa m₂ a riposo. Dopo l'urto, la massa m₂ spostato dal suo posto con velocità V_2, e massa m₁ si ferma dopo aver deviato in un'altra direzione. La quantità di moto delle due particelle che si scontrano può essere data dalla formula

m₁u₁+m₂u₂=m₁v₁+m₂v₂

Dove m₁, M₂ sono masse rispettivamente della particella 1 e 2

u₁In₂ sono le velocità iniziali di entrambe le particelle prima della collisione, e

v₁in₂ sono le velocità finali delle particelle dopo l'urto.

Poiché la somma delle velocità delle due particelle prima e dopo l'urto rimane la stessa, è evidente che la quantità di moto delle particelle si conserva prima e dopo l'urto nel caso di urto elastico.

Allo stesso modo l'energia cinetica delle particelle è formulata come

La somma di le energie cinetiche delle particelle prima e dopo la collisione sono uguali, quindi l'energia cinetica della particella in collisione elastica viene conservata.

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Domande frequenti

Un uomo che spinge una scatola di massa 20 kg alla velocità di 1 m/s colpisce un oggetto fermo avente massa 2 kg. Quale sarà la velocità dell'oggetto di massa dopo l'urto?

Dato: m₁= 20 kg

m₂= 2 kg

v₁= 1 m/s

Poiché si tratta di un urto elastico, si conserva la quantità di moto della scatola e dell'oggetto.

m₁v₁=m₂v₂

v₂=m₁v₁/m₂

v₂=(20kg*1m/s)/2kg

v₂= 10 m/s

Quindi la velocità dell'oggetto sarà di 10 m/s dopo l'urto con una scatola di massa 20 kg.

Qual è la differenza tra urto elastico e anelastico?

In un urto elastico, l'energia cinetica, così come la quantità di moto, si conserva prima e dopo l'urto.

A differenza dell'urto elastico, l'urto anelastico non obbedisce alla legge di conservazione dell'energia. L'energia cinetica dell'oggetto prima e dopo una collisione non è la stessa; si converte in qualche altra forma di energia.

Come si può ridurre al minimo l'impatto dopo la collisione?

Per ridurre le conseguenze che risulteranno dopo la collisione, possiamo ridurre la forza durante l'urto dei due oggetti.

La forza esercitata sugli oggetti che si scontrano può essere ridotta aumentando la durata di un percorso percorso affinché si verifichi una collisione.

Perché l'energia cinetica non si conserva in caso di urto anelastico?

In un urto anelastico, la quantità di moto e l'energia non si conservano dopo l'urto.

L'energia cinetica viene convertita in qualche altra forma di energia, forse energia termica, energia potenziale, energia meccanica; quindi, l'energia cinetica non si conserva in caso di urto anelastico.

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