物理・力学/原理と探求
一次元の衝突の解説
両方のワゴンがぶつかると、それぞれの速度が変わっても、両方のワゴンを一緒に見たときに保存される量があります。質量・初期速度・反発係数を変えて衝突前後の運動量と運動エネルギーを比較してみてください。飛び出す衝突とくっつく衝突を同じ基準として解釈できます。
どのような原理？
外力がなければ総運動量が保存されます。運動エネルギーはe=1のとき保存されます。
重要な関係
m₁u₁ + m₂u₂ = m₁v₁ + m₂v₂ · v₂ − v₁ = e(u₁ − u₂)
観察してみよう
- 両方のワゴンを衝突させて速度矢印を見てください。 e = 1は弾性、e = 0は完全非弾性です。
- オレンジワゴンは1 kgで固定します。弾性衝突で青いワゴンの質量を1 kg、2 kg、3 kgに変えて記録します。
- 両方の質量を1 kg、初期速度を3 m/sと0 m/sに固定します。 e = 1とe = 0を比較します。
結果を読み解く
e = 1の弾性衝突で保存されるのは？
弾性衝突は総運動量と総運動エネルギーの両方を保存します。
モデルの仮定と限界
外力、摩擦、回転のない一次元二物体の一度衝突です。反発係数は0～1に制限します。変形過程は省略し、接触瞬間に速度を変えます。画面はワゴンに沿ってスケールを調整します。