Una palla con una massa di 2 kg rotola a 9 m / se si scontra elasticamente con una palla a riposo con una massa di 1 kg. Quali sono le velocità post-collisione delle palle?

Una palla con una massa di 2 kg rotola a 9 m / se si scontra elasticamente con una palla a riposo con una massa di 1 kg. Quali sono le velocità post-collisione delle palle?
Anonim

Risposta:

No #cancel (v_1 = 3 m / s) #

No #cancel (v_2 = 12 m / s) #

la velocità dopo la collisione dei due oggetti è riportata di seguito per la spiegazione:

#color (rosso) (v'_1 = 2,64 m / s, v'_2 = 12,72 m / s) #

Spiegazione:

# "usa la conversazione di slancio" #

# 2 * 9 + 0 = 2 * V_1 + 1 * V_2 #

# 18 = 2 * V_1 + V_2 #

# 9 + V_1 = 0 + V_2 #

# V_2 = 9 + V_1 #

# 18 = 2 * V_1 + 9 + V_1 #

# 18-9 = 3 * V_1 #

# 9 = 3 * V_1 #

# v_1 = 3 m / s #

# V_2 = 9 + 3 #

# v_2 = 12 m / s #

Perché ci sono due sconosciuti non sono sicuro di come sia possibile risolvere quanto sopra senza utilizzare, conservazione della quantità di moto e conservazione dell'energia (collisione elastica). La combinazione dei due rendimenti 2 equazione e 2 sconosciuti che poi risolverai:

Conservazione della quantità di moto":

# m_1v_1 + m_2v_2 = m_1v'_1 + m_2v'_2 # =======> (1)

Permettere, # m_1 = 2 kg; m_2 = 1 kg; v_1 = 9m / s; V_2 = 0m / s #

Conservazione dell'energia (collisione elastica):

# 1 / 2m_1v_1 ^ 2 + 1 / 2m_2v_2 ^ 2 = 1 / 2m_1v'_1 ^ 2 + 1 / 2m_2v'_2 ^ 2 # =======> (2)

Abbiamo 2 equazioni e 2 incognite:

Da (1) ==> # 2 * 9 = 2v'_1 + v'_2; colore (blu) (v'_2 = 2 (9-v'_1)) # ==>(3)

Da (2) ==> # 9 ^ 2 = v'_1 ^ 2 + 1 / 2v'_2 ^ 2 # ===================> (4)

Inserire # (3) => (4)#:

# 9 ^ 2 = v'_1 ^ 2 + 1/2 * colore (blu) 2 (9-v'_1) ^ 2 # espandere

# 9 ^ 2 = v'_1 ^ 2 + 2 (9 ^ 2-18v'_1 + v'_1 ^ 2) #

# 2v'_1 ^ 2 -36v'_1 + 9 ^ 2 = 0 # risolvere l'equazione quadratica per # # V'_1

Usando la formula quadratica:

# v'_1 = (b + -sqrt (b ^ 2 - 4ac) / 2a); v'_1 => (2,64, 15,36) #

La soluzione che ha senso è 2.64 (spiega perché?)

Inserisci in (3) e risolvi #color (blu) (v'_2 = 2 (9-color (rosso) 2.64) = 12.72 #

Quindi la velocità dopo la collisione dei due oggetti è:

# v'_1 = 2,64 m / s, v'_2 = 12,72 #

Risposta:

# v_1 = 3 m / s #

# v_2 = 12 m / 2 #

Spiegazione:

# m_1 * v_1 + m_2 * v_2 = m_1 * v_1 '+ m_2 * v_2 ^' "(1)" #

#cancel (1/2) * * m_1 v_1 ^ 2 + annullare (1/2) * * m_2 V_2 ^ 2 = cancellare (1/2) * * m_1 v_1 ^ ('2) + annullare (1/2) * m_2 * v_2 ^ ('2) "#

# m_1 * v_1 ^ 2 + m_2 * v_2 ^ 2 = m_1 * v_1 ^ ('2) + m_2 * v_2 ^ (' 2) "(2)" #

# m_1 * v_1-m_1 * v_1 ^ '= m_2 * v_2 ^' - m_2 * v_2 "ridistribuzione di (1)" #

# m_1 (v_1-v_1 ^ ') = m_2 (v_2 ^' - v_2) "(3)" #

# m_1 * v_1 ^ 2-m_1 * v_1 ^ ('2) = m_2 * v_2 ^ (' 2) -m_2 * v_2 ^ 2 "ridistribuzione di (2)" #

# m_1 (v_1 ^ 2-v_1 ^ ('2)) = m_2 (v_2 ^ (' 2) -v_2 ^ 2) "(4)" #

# "divide: (3) / (4)" #

# (M_1 (V_1-V_1 ^ ')) / (m_1 (V_1 ^ 2-V_1 ^ (' 2))) = (m_2 (V_2 ^ '- V_2)) / (m_2 (V_2 ^ (' 2) -v_2 ^ 2)) #

# (V_1-V_1 ^ ') / ((V_1 ^ 2-V_1 ^ (' 2))) = ((V_2 ^ '- V_2)) / ((V_2 ^ (' 2) -v_2 ^ 2)) #

# v_1 ^ 2-v_1 ^ ('2) = (v_1 + v_1 ^') * (v_1-v_1 ^ '); V_2 ^ ('2) = (V_2 ^' + V_2) * (V_2 ^ '- V_2) #

# V_1 + V_1 ^ '= V_2 + V_2 ^' #