In un urto perfettamente elastico, due oggetti si scontrano e rimbalzano senza perdita di energia cinetica. Esempio: due palle da biliardo identiche che colpiscono alla stessa velocità; scambiano velocità conservando l'energia cinetica totale e la quantità di moto. La velocità pre-collisione della palla A (1 m/s) è uguale alla velocità post-collisione della palla B e viceversa, presupponendo l'assenza di forze esterne o effetti rotazionali.
Pallina da ping pong
Una pallina da ping pong rimbalza conservando la sua energia cinetica e il suo slancio ad ogni rimbalzo. Più l'energia potenziale viene data alla pallina da ping pong, più raggiungerà l'altezza sul rimbalzo convertendo tutta l'energia potenziale in energia cinetica mentre si avvicina alla superficie del terreno a causa della forza gravitazionale che la tira verso il basso. Questo creerà un impatto sul terreno e la palla rimbalzerà verticalmente nel flusso d'aria.
La forza gravitazionale che agisce verso il basso è uguale alla forza dovuta al flusso d'aria verso l'alto. L'energia cinetica della palla, la quantità di moto e l'altezza fino alla quale la palla rimbalza sono regolate dall'energia potenziale della palla e dalla diminuzione della pressione statica.
Inoltre, una pallina da ping pong è leggera ed elastica, perde solo una piccola quantità di energia cinetica a causa della minore forza di attrito esperto. Quindi, l'energia cinetica e la quantità di moto, entrambe sono conservate dalla pallina da ping pong che rimbalza.
Colpire le biglie
Il marmo è associato al energia potenziale sollevandolo a una certa altezza. Questa energia potenziale viene convertita in energia cinetica che è l'energia del movimento.
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L'energia cinetica viene rilasciata colpendo la biglia mantenuta stabile al centro. Colpendo, l'energia cinetica della biglia rilasciata viene trasferita alla biglia a terra e si sposta con la quantità di energia cinetica che riceve.
La culla di Newton
La culla di Newton ne è un perfetto esempio urto elastico in quanto conserva entrambe le quantità di moto ed energia. I bob appesi alla culla con un filo di uguale lunghezza sono costituiti da masse uguali. Di solito, la culla di Newton viene fornita con cinque bob.
Quando viene dato slancio a un peso dall'angolo, trasferisce l'energia sotto forma di energia potenziale e rilascia di nuovo l'energia facendo oscillare il peso alla fine della fila in aria e di nuovo passando l'energia potenziale ai pesi al centro . Conservando così l'energia una volta conferita alla culla e lo slancio dei bob si conserva anche.
Affinché un urto dei pesi sia perfettamente elastico, il momento e l'energia associati ai pesi devono essere gli stessi anche dopo l'urto e questo può essere formulato per la culla di Newton nell'equazione seguente:
Poiché, m1=m2=m3=m4=m5=m e c'è energia cinetica associata ai bob 2,3 e 4 la velocità del bob 2-4 è uguale a zero. E la velocità iniziale della bobina 5 è zero e dopo la collisione, la velocità della bobina 1 diventa zero.
Perciò,
mu1=mv5
Il momento e l'energia cinetica di bob 1 e bob 5 sono gli stessi, poiché è conservata dal peso nel mezzo di entrambi.
Collisione di palle da biliardo
Nel prendere di mira una palla da biliardo con un bastone da biliardo, l'energia cinetica viene data alla palla a causa della quale inizia ad accelerare e si scontra con la palla bersaglio. In caso di collisione, l'energia cinetica viene trasferita alla palla bersaglio ed è diretto verso la tasca.
Carrom
Quando l'attaccante colpisce i carrommen, l'energia cinetica e la quantità di moto dell'attaccante vengono trasferite ai carrommen. Guadagnando l'energia cinetica, il carrommen si sposta ulteriormente verso il foro della rete della tavola della carambola.
Scattering Compton
Questo è un esempio di collisione di fotoni con una particella carica stabile. Un fotone che si avvicina dall'infinito colpisce la particella carica che possiede energia:-
Efotone= hc/λ
Entrando in collisione con la particella carica, l'energia cinetica del fotone viene trasferita alla particella carica che viene poi riavvolta dalla particella e l'energia rimanente viene dispersa dalla particella che rilascia il fotone.
Il cambiamento di lunghezza d'onda del fotone prima e dopo la collisione è data dall'equazione:-
La quantità di moto e l'energia del fotone si conservano in questa collisione, quindi è una collisione elastica.
Trampolino
Una persona che salta su un trampolino guadagna energia potenziale grazie all'elasticità del trampolino che lancia il corpo in aria convertendo questa energia potenziale in energia cinetica che mette in movimento il corpo.
Questa energia cinetica viene riconvertita in energia potenziale quando il corpo raggiunge l'altezza in cui tutta l'energia cinetica viene convertita in energia potenziale e quindi c'è una pausa di alcuni millisecondi nell'aria prima che il corpo inizi a tornare giù per effetto di gravità.
L'energia del corpo e del la quantità di moto è conservata mentre si salta sul trampolino, quindi è un esempio di urto perfettamente elastico.
Borse Air
Le molecole nell'aria si muovono con movimenti casuali a causa dell'ampia separazione tra loro. All'aumentare della temperatura del sistema, l'agilità delle molecole nell'aria aumenta e ci sono più possibilità di collisione dovuta alla casualità nel movimento delle molecole.
Queste molecole si bombardano l'una con l'altra nell'aria, rilasciando e guadagnando un'uguale quantità di energia a seconda delle masse molecolari, e si disperdono mantenendo una misura equivalente di energia cinetica e quantità di moto che c'era prima della collisione delle molecole.
Per saperne di più su Più di 15 esempi di collisione elastica: fatti dettagliati e domande frequenti.
Domande frequenti
Cos'è un urto perfettamente elastico?
Se una particella in collisione mantiene la sua energia cinetica e il suo momento, allora si parla di urto elastico.
In un urto perfettamente elastico, l'energia cinetica e la quantità di moto della particella non cambiano dopo un urto.
L'energia cinetica cambia dopo l'urto in un urto perfettamente elastico?
No, non cambia dopo l'urto in un urto perfettamente elastico.
L'energia cinetica non si trasforma in nessun'altra forma di energia e nessuna energia cinetica viene persa nell'urto.
In che modo l'urto elastico è diverso dall'urto perfettamente elastico?
Entrambi i tipi di collisione sono urti elastici quindi sappiamo che l'energia cinetica, così come la quantità di moto, si conserva nel processo.
Ma nel caso di urto perfettamente elastico, non vi è alcuna perdita di energia cinetica; così non è il caso in un urto elastico.
Come si può ridurre al minimo la forza che agisce sull'oggetto durante la collisione?
Minore è l'energia cinetica dell'oggetto, minore sarà l'impatto dell'oggetto durante la collisione.
Una forza può essere minimizzata abbassando il tempo richiesto per la collisione dell'oggetto cioè riducendo la velocità dell'oggetto.
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Ciao, sono Akshita Mapari. Ho fatto il M.Sc. in Fisica. Ho lavorato su progetti come la modellazione numerica dei venti e delle onde durante i cicloni, la fisica dei giocattoli e le macchine da brivido meccanizzate nei parchi di divertimento basati sulla meccanica classica. Ho seguito un corso su Arduino e ho realizzato alcuni mini progetti su Arduino UNO. Mi piace sempre esplorare nuove zone nel campo della scienza. Personalmente credo che l'apprendimento sia più entusiasmante quando appreso con creatività. Oltre a questo mi piace leggere, viaggiare, strimpellare la chitarra, individuare rocce e strati, fotografare e giocare a scacchi.
