Мит
Ийкемсиз кагылышуу учурунда импульс жоголот.
Чындык
Бул туура эмес; кагылышуунун түрүнө карабастан, обочолонгон системада импульс ар дайым сакталат. Серпилгичсиз окуяда кинетикалык энергия гана жоголот же айланат.
физикамеханикакинематикаэнергияны үнөмдөө
Серпилгич кагылышуу жана серпилгич эмес кагылышуу
Бул салыштыруу физикадагы серпилгич жана серпилгич эмес кагылышуулардын ортосундагы негизги айырмачылыктарды изилдейт, кинетикалык энергиянын сакталышына, импульстун жүрүм-турумуна жана реалдуу дүйнөдөгү колдонмолорго басым жасайт. Ал бөлүкчөлөр менен объекттердин өз ара аракеттенүүсү учурунда энергиянын кантип өзгөрөөрүн же сакталаарын кеңири баяндап, студенттер жана инженердик адистер үчүн так көрсөтмө берет.
Көрүнүктүү нерселер
- Серпилгич кагылышуулар системанын жалпы кинетикалык энергиясын сактайт, ал эми серпилгич эмес кагылышуулар сактабайт.
- Эгерде система обочолонгон болсо, импульс эки кагылышуу түрүндө тең универсалдуу туруктуу болуп саналат.
- Физикалык сокку учурунда пайда болгон жылуулук жана үн үчүн ийкемсиз кагылышуулар жооптуу.
- Кырсыктан кийин нерселердин "жабышып калышы" кемчиликсиз ийкемсиз кагылышуунун негизги белгиси болуп саналат.
Серпилгич кагылышуу эмне?
Кагылышуудан кийин жалпы импульс да, жалпы кинетикалык энергия да өзгөрүүсүз калган идеалдуу кагылышуу.
- Кинетикалык энергия: Толугу менен сакталган
- Импульс: Толугу менен сакталган
- Жаратылышы: Адатта атомдук же субатомдук деңгээлде пайда болот
- Энергиянын жоголушу: Нөлдүк жылуулук же үн энергиясы өндүрүлөт
- Кайтаруу коэффициенти: Так 1.0
Ийкемсиз кагылышуу эмне?
Импульс сакталып калган, бирок кинетикалык энергия жарым-жартылай башка формаларга айланган реалдуу дүйнөдөгү өз ара аракеттенүү.
- Кинетикалык энергия: сакталбайт (айрымдары жоголот)
- Импульс: Толугу менен сакталган
- Жаратылыш: Макроскопиялык күнүмдүк жашоодо кеңири таралган
- Энергиянын жоголушу: жылуулукка, үнгө же деформацияга айландырылат
- Кайтаруу коэффициенти: 0 жана 1ден аз
Салаштыруу таблицасы
| Мүмкүнчүлүк | Серпилгич кагылышуу | Ийкемсиз кагылышуу |
|---|---|---|
| Импульстун сакталышы | Ар дайым сакталып турат | Ар дайым сакталып турат |
| Кинетикалык энергиянын сакталышы | Консервацияланган | Сакталган эмес |
| Энергиянын трансформациясы | Эч ким | Жылуулук, үн жана ички деформация |
| Объекттин деформациясы | Формасында туруктуу өзгөрүү жок | Объекттер деформацияланышы же бири-бирине жабышып калышы мүмкүн |
| Реституция коэффициенти (e) | e = 1 | 0 ≤ e < 1 |
| Типтүү масштаб | Микроскопиялык (атомдор/молекулалар) | Макроскопиялык (унаалар/спорттук топтор) |
| Күч түрү | Консервативдик күчтөр | Консервативдик эмес күчтөр катышкан |
Толук салыштыруу
Энергияны үнөмдөө принциптери
Серпилгич кагылышууда системанын жалпы кинетикалык энергиясы окуяга чейин жана андан кийин бирдей болот, демек, эч кандай энергия таркалбайт. Тескерисинче, серпилгич эмес кагылышуулар жалпы кинетикалык энергиянын азайышын камтыйт, анткени ал энергиянын бир бөлүгү жылуулук энергиясына же объекттин түзүлүшүн биротоло өзгөртүү үчүн талап кылынган энергия сыяктуу ички энергияга айланат.
Импульстун сакталышы
Эң маанилүү окшоштуктардын бири - системага эч кандай тышкы күчтөр таасир этпеген шартта, импульс эки түрдөгү кагылышууларда тең сакталат. Энергия жылуулукка же үнгө жоголсо да, бардык катышкан объектилер үчүн масса менен ылдамдыктын көбөйтүндүсү өз ара аракеттенүү учурунда туруктуу жалпы сан бойдон калат.
Чыныгы дүйнөдөгү окуя жана масштабдоо
Чыныгы ийкемдүү кагылышуулар макроскопиялык дүйнөдө сейрек кездешет жана көбүнчө газ молекулаларынын же субатомдук бөлүкчөлөрдүн өз ара аракеттенүүсү учурунда байкалат. Автоунаа кырсыгынан тартып секирип жаткан баскетбол тобуна чейинки дээрлик бардык күнүмдүк физикалык өз ара аракеттенүүлөр ийкемсиз, анткени бир аз энергия сөзсүз түрдө сүрүлүүгө, абанын каршылыгына же үнгө жоголот.
Абсолюттук серпилгичсиздик жана жарым-жартылай серпилгичсиздик
Серпилгич эмес кагылышуулар спектрде болот, ал эми серпилгич кагылышуулар белгилүү бир идеалдуу абал болуп саналат. Толук серпилгич эмес кагылышуу эки кагылышуучу объект бири-бирине жабышып, кагылышуудан кийин бир бүтүн катары кыймылдаганда пайда болот, натыйжада импульс сакталып турганда кинетикалык энергиянын максималдуу жоголушуна алып келет.
Артыкчылыктары жана кемчиликтери
Серпилгич кагылышуу
Артыкчылыктары
- + Алдын ала айтууга боло турган энергия математикасы
- + Энергияны текке кетирүү жок
- + Газ моделдөө үчүн идеалдуу
- + Татаал системаларды жөнөкөйлөштүрөт
Конс
- − Макроскопиялык жактан сейрек кездешет
- − сүрүлүү күчтөрүн эске албайт
- − Консервативдик күчтөрдү талап кылат
- − Теориялык абстракция
Ийкемсиз кагылышуу
Артыкчылыктары
- + Чыныгы дүйнөдөгү физиканы чагылдырат
- + Деформацияны эсепке алуу
- + Жылуулуктун пайда болушун түшүндүрөт
- + Коопсуздук инженериясына тиешелүү
Конс
- − Татаал энергия эсептөөлөрү
- − Кинетикалык энергия жоголот
- − Математикалык жактан моделдөө кыйыныраак
- − Материалдык касиеттерге көз каранды
Жалпы каталар
Мит
Бильярд топторунун кагылышуусу – бул кемчиликсиз ийкемдүү кагылышуу.
Чындык
Ал абдан жакын болгону менен, техникалык жактан ийкемсиз, анткени сиз шарлардын кагылышынын "тарс" эткенин уга аласыз. Бул үн кинетикалык энергиянын акустикалык энергияга айланышын билдирет.
Мит
Ийкемсиз кагылышууда бардык энергия жок кылынат.
Чындык
Энергия эч качан жок болбойт; ал жөн гана формасын өзгөртөт. "Жоголгон" кинетикалык энергия чындыгында деформацияланган материалдын ичинде жылуулук энергиясына, үнгө же потенциалдык энергияга айланат.
Мит
Ийкемсиз кагылышуулар нерселер бири-бирине жабышканда гана болот.
Чындык
Биригип калуу – бул "толук" ийкемсиз кагылышуу деп аталган бир гана экстремалдык версия. Объектилер бири-биринен секирип, бирок ылдамдыгын бир аз жоготкон кагылышуулардын көпчүлүгү дагы эле ийкемсиз деп классификацияланат.
Көп суралуучу суроолор
Серпилгич эмес кагылышууда импульс өзгөрөбү?
Жок, обочолонгон системанын жалпы импульсу кагылышууга чейин жана андан кийин туруктуу бойдон калат. Объектилердин жеке ылдамдыктары өзгөргөнү менен, алардын масса-ылдамдык көбөйтүндүлөрүнүн суммасы ошол бойдон калат. Кинетикалык энергиянын жоголушу импульстун жоголушун билдирбейт.
Эмне үчүн кинетикалык энергия серпилгич эмес кагылышууларда сакталбайт?
Кинетикалык энергия сакталбайт, анткени анын бир бөлүгү объектилердин өзүндө жумуш аткарууга жумшалат. Бул жумуш материалдын туруктуу деформациясы катары көрүнөт же айлана-чөйрөгө жылуулук жана үн катары таркатылат. Макроскопиялык дүйнөдө сүрүлүү сыяктуу консервативдик эмес күчтөр дээрлик ар дайым болот.
Абсолюттук серпилгичсиз кагылышуу деген эмне?
Бул эки объект кагылышуу учурунда бири-бирине жабышып, жалпы акыркы ылдамдык менен кыймылдаган ийкемсиз кагылышуунун өзгөчө бир түрү. Бул сценарийде кинетикалык энергиянын мүмкүн болгон максималдуу көлөмү башка формаларга айланат, бирок импульс дагы эле сакталып калат. Көп кездешүүчү мисал - чопонун дубалга урунуп, жабышып калышы.
Чыныгы жашоодо чындап эле серпилгич кагылышуулар барбы?
Адамзат масштабында эч кандай кагылышуу идеалдуу серпилгичтүү болбойт, анткени кандайдыр бир энергия ар дайым үн же жылуулук катары чыгып кетет. Бирок, атомдук деңгээлде электрондордун же газ молекулаларынын ортосундагы кагылышуулар идеалдуу серпилгичтүү деп эсептелет. Бул бөлүкчөлөр салттуу мааниде "деформацияланбайт", бул аларга энергияны жоготпостон секирүүгө мүмкүндүк берет.
Кагылышууда жоголгон энергияны кантип эсептейсиз?
Жоголгон энергияны табуу үчүн, бардык объектилер үчүн $1/2 мв^2$ колдонуп, кагылышууга чейинки жалпы кинетикалык энергияны эсептеп, кагылышуудан кийинки жалпы кинетикалык энергияны кемитесиз. Алынган айырма жылуулук же үн сыяктуу механикалык эмес формаларга айланган энергияны билдирет. Бул эсептөө криминалистикалык кырсыкты калыбына келтирүүдө негизги мааниге ээ.
Кайтаруу коэффициенти кандай ролду ойнойт?
Калыбына келтирүү коэффициенти (e) - бул кагылышуунун канчалык "секирүүчү" экендигинин функционалдык өлчөөчүсү. Серпилгич кагылышуунун мааниси 1,0, ал эми таптакыр серпилгич эмес кагылышуунун мааниси 0. Көпчүлүк реалдуу дүйнөдөгү объектилер ортодогу бир жерде жайгашкан, мисалы, коргошун топко караганда жогорку коэффициентке ээ теннис тобу.
Кагылышуу жарым-жартылай серпилгичтүү боло алабы?
Ооба, чындыгында, күнүмдүк кагылышуулардын көпчүлүгү жарым-жартылай серпилгичтүү (же тагыраак айтканда, "серпилгич эмес", бирок "толук серпилгич эмес" эмес). Бул объектилер бири-бирине жабышып калбастан, бири-биринен секирип кетишет дегенди билдирет, бирок алар процессте кинетикалык энергиянын бир бөлүгүн жоготушат. Физика окуу китептеринде көп учурда булар кемчиликсиз серпилгичтиктин белгилүү бир критерийлерине жооп бербесе, серпилгич эмес деп жөнөкөйлөтүлөт.
Эмне үчүн секирип бара жаткан топ акыры токтоп калат?
Топ жерге тийген сайын кагылышуу серпилгичсиз болгондуктан токтойт. Анын кинетикалык энергиясынын бир бөлүгү ар бир секирүүдө жылуулукка жана үнгө айланат. Акыр-аягы, топтун баштапкы гравитациялык потенциалдык энергиясынын баары айлана-чөйрөгө чачырап кетет жана ал жерден көтөрүлө турган энергияга ээ болбой калат.
Чыгарма
Теориялык физиканы же газ бөлүкчөлөрүнүн жүрүм-турумун талдоодо энергия жоготуусу анча маанилүү эмес серпилгичтүү кагылышуу моделин тандаңыз. Сүрүлүү, үн жана материалдык деформация роль ойногон ар кандай реалдуу дүйнөдөгү инженердик же механикалык сценарийлер үчүн серпилгичтүү эмес кагылышуу моделин колдонуңуз.
Тиешелүү салыштыруулар
Атайын салыштырмалуулук теориясы жана жалпы салыштырмалуулук теориясы
Бул салыштыруу Альберт Эйнштейндин революциялык эмгегинин эки түркүгүн талкалап, атайын салыштырмалуулук теориясы кыймылдагы объектилер үчүн мейкиндик менен убакыттын ортосундагы байланышты кандайча кайрадан аныктаганын, ал эми жалпы салыштырмалуулук теориясы бул түшүнүктөрдү кеңейтип, тартылуу күчүнүн фундаменталдык мүнөзүн ааламдын өзүнүн ийрилиги катары түшүндүрөт.
Атом жана молекула
Бул деталдуу салыштыруу элементтердин бирдиктүү фундаменталдык бирдиктери болгон атомдор менен химиялык байланыш аркылуу пайда болгон татаал түзүлүштөр болгон молекулалардын ортосундагы айырмачылыкты тактайт. Ал алардын туруктуулугундагы, курамындагы жана физикалык жүрүм-турумундагы айырмачылыктарын баса белгилеп, студенттерге жана илим ышкыбоздоруна зат жөнүндө негизги түшүнүк берет.
Басым vs Стресс
Бул салыштыруу бетке перпендикуляр түрдө колдонулган тышкы күч болгон басым менен тышкы жүктөмдөргө жооп катары материалдын ичинде пайда болгон ички каршылык болгон чыңалуунун ортосундагы физикалык айырмачылыктарды деталдуу түрдө баяндайт. Бул түшүнүктөрдү түшүнүү курулуш инженериясы, материал таануу жана суюктук механикасы үчүн абдан маанилүү.
Борбордон чегинүүчү күч vs Борбордон чегинүүчү күч
Бул салыштыруу айлануу динамикасында борбордон чегинүүчү жана борбордон чегинүүчү күчтөрдүн ортосундагы негизги айырмачылыкты тактайт. Борбордон чегинүүчү күч – бул объектини өз жолунун борборуна тарткан чыныгы физикалык өз ара аракеттешүү болсо, борбордон чегинүүчү күч – бул айлануучу эталондук системанын ичинде гана пайда болгон инерциялык "көрүнүп турган" күч.
Вакуум vs аба
Бул салыштыруу вакуум — затсыз чөйрө — менен Жерди курчап турган газ аралашмасы болгон абанын ортосундагы физикалык айырмачылыктарды изилдейт. Анда бөлүкчөлөрдүн бар же жок экендиги илимий жана өнөр жайлык колдонмолордо үндүн өтүшүнө, жарыктын кыймылына жана жылуулуктун өтүшүнө кандай таасир этери кеңири баяндалат.