Taigi, čia yra akivaizdus kitas klausimas: ar taip pat išsaugoma kinetinė energija, kaip išsaugomas impulsas? Atsakymas yra: kartais. Kai kurių susidūrimų, kuriuos vadiname “elastingais susidūrimais”, atveju išsaugoma ir kinetinė energija, ir impulsas. Apskritai, elastingi susidūrimai įvyksta tarp labai šokinėjančių objektų, pavyzdžiui, dviejų guminių kamuoliukų arba baseino kamuoliukų susidūrimo. Jei turime tamprų susidūrimą vienoje dimensijoje (tai reiškia, kad viskas vyksta tiesia linija), tada turime dvi lygtis, kurias galime naudoti: impulso išsaugojimą ir kinetinės energijos išsaugojimą.
Be elastinių, yra dar dviejų rūšių susidūrimai. Kai du objektai susiduria ir sulimpa, kaip molio luitas atsitrenkia į bloką, tai vadiname visiškai „neelastingu“ susidūrimu. Tokiu atveju impulsas vis tiek išsaugomas ir mes taip pat žinome, kad galutinis dviejų objektų greitis yra toks pat, nes jie laikosi kartu.
Galiausiai yra atvejis, kai du objektai susiduria, bet nesulimpa ir netaupo kinetinės energijos. Mes tiesiog vadiname šiuos susidūrimus, nes jie nėra vienas iš dviejų ypatingų atvejų (elastingi ir neelastingi). Tačiau atminkite, kad visais šiais atvejais impulsas išsaugomas tol, kol susidūrimas įvyksta per trumpą laiko tarpą.
Gerai, dabar panagrinėkime problemą, kuri yra Niutono lopšio dalis. Tarkime, kad turiu du vienodos masės (m) metalinius rutulius, rutulį A ir rutulį B. Rutulys B pajuda ramybėje, o rutulys A tam tikru greičiu juda link jo. (Pavadinkime tai v1.)
Prieš susidūrimą bendras impulsas būtų mv1 + m×0 = mv1 (nes rutulys B paleidžiamas ramybės būsenoje). Po susidūrimo bendras impulsas vis tiek turi būti mv1. Tai reiškia, kad abu rutuliai gali judėti 0,5 V greičiu1 arba koks nors kitas derinys – tol, kol bendras impulsas yra mv1.
Tačiau yra dar vienas apribojimas. Kadangi tai elastingas susidūrimas, kinetinė energija turi būti taip pat būti konservuoti. Galite atlikti matematiką (tai nėra per sunku), bet pasirodo, kad norint išsaugoti ir KE, ir pagreitį, yra tik du galimi rezultatai. Pirma, rutulys A baigiasi greičiu v1 ir kamuolys B vis dar stovi. Būtent taip atsitiktų, jei rutulys A praleistų rutulį B. Kitas galimas rezultatas yra tas, kad rutulys A sustoja, o tada rutulio B greitis yra v1. Galbūt matėte, kad tai atsitiko, kai pulo kamuolys atsitrenkia į stovintį galvą. Judantis rutulys sustoja, o kitas rutulys pajuda.
Iš esmės taip atsitinka su Niutono lopšiu. Jei rutulių susidūrimai yra elastingi (tai teisingas apytikslis apytikslis skaičiavimas) ir viskas išrikiuota (kad būtų vieno matmens), tada vienintelis sprendimas, kad kamuoliukas iš vienos pusės atsitrenktų į rietuves yra sustoti, o kitam rutuliui pajudėti. vietoj to. Tai vienintelis būdas išsaugoti ir kinetinę energiją, ir pagreitį. Jei norite gauti visą informaciją apie tą darinį, čia yra vaizdo įrašas:
Turinys
Šį turinį taip pat galima peržiūrėti svetainėje kyla iš.
O kaip dėl neelastinio susidūrimo? Tai gana lengva. Kadangi abu rutuliukai turi vienodą masę ir tuo pačiu greičiu (nes jie sulimpa), vienintelis sprendimas yra, kad jie abu judėtų 0,5 V1 po susidūrimo. Paprasto susidūrimo atveju (tai nėra nei elastinga, nei neelastinga), abiejų rutulių greitis bus nuo 0 iki v1.
Tiesiog kaip demonstracija, čia yra trys besimušantys rutuliai. Viršuje rodomas elastingas susidūrimas, apačioje yra neelastingas, o vidurys yra kažkur tarp jų.
Vaizdo įrašas: Rhett Allain
Manau, kad tai tiesiog atrodo šauniai.
Superfast Cradle vaizdo analizė
Yra keletas dalykų, dėl kurių susidūrimas iš „Slow Mo Guys“ vaizdo įrašo skiriasi nuo įprasto Niutono lopšio veiksmo. Vietoj penkių rutulių sąrankoje yra šeštasis, iš oro patrankos iššautas kamuolys. Šis rutulys juda itin greitai, tačiau jis taip pat atrodo šiek tiek mažesnis nei kiti lopšyje esantys rutuliai, o tai reiškia, kad jo masė skiriasi.
Ir kaip matote vaizdo įraše, vietoj to, kad stulpelio gale esantis rutulys tiesiog atšoktų į išorę, keturi iš penkių kamuoliukų visiškai nutrūksta nuo virvelių ir nuskrenda, kai pagrindas apvirsta. Tai neveiks kaip gražus spragtelėjęs biuro žaislas (ir sienoje gali atsirasti skylė).