مختبر التصادمات – الزخم والطاقة الحركية في التصادمات

ماذا تعرض

عندما تتصادم أجسام في نظام معزول يبقى الزخم الكلي Σp = Σm·v محفوظًا دائمًا، أيًا كان نوع التصادم. أما الطاقة الحركية فلا تُحفظ إلا في التصادم المرن تمامًا (e = 100%). وكلما قلّت المرونة e تحوّل جزء أكبر من الطاقة الحركية إلى أشكال أخرى من الطاقة، وفي التصادم عديم المرونة تمامًا (e = 0%) تلتحم الكرتان وتتحركان معًا، فتُفقد أكبر كمية ممكنة من الطاقة الحركية. ولا يغيّر التصادم بين الكرات سرعة مركز الكتلة. وفي بعدين يُحفظ الزخم في كل من الاتجاهين x و y على حدة.

طريقة الاستخدام

اختر شاشة، مثل «استكشاف 1D»، وحدد عدد «الكرات»، واضبط كتلة كل كرة وسرعتها الابتدائية و«المرونة e». فعّل «متجهات الزخم» و«مركز الكتلة» و«جدول البيانات»، ثم اضغط «تشغيل» وقارن Σp والطاقة الحركية الكلية قبل التصادم وبعده. في «استكشاف 2D» اضغط «إيقاف مؤقت» واسحب الكرات والنقاط عند رؤوس الأسهم لتغيير هندسة التصادم. اضغط «إعادة الضبط» للبدء من جديد.

المعاملات القابلة للتغيير

• الشاشة مقدمة, استكشاف 1D, استكشاف 2D, غير مرن
• عدد الكرات (استكشاف 1D، غير مرن) كرة واحدة, كرتان, 3 كرات, 4 كرات
• كتلة الكرة 1 0.2–10 kg
• السرعة الابتدائية للكرة 1 -5–5 m/s
• كتلة الكرة 2 0.2–10 kg
• السرعة الابتدائية للكرة 2 -5–5 m/s
• المرونة e (استكشاف 1D، استكشاف 2D) 0–100 %
• إظهار متجهات الزخم
• إظهار مركز الكتلة (استكشاف 1D، غير مرن)
• إظهار جدول البيانات
• كتلة الكرة 1 (استكشاف 2D) 0.2–10 kg
• كتلة الكرة 2 (استكشاف 2D) 0.2–10 kg
• المركبة x لسرعة الكرة 1 (استكشاف 2D) -5–5 m/s
• المركبة y لسرعة الكرة 1 (استكشاف 2D) -5–5 m/s
• المركبة x لسرعة الكرة 2 (استكشاف 2D) -5–5 m/s
• المركبة y لسرعة الكرة 2 (استكشاف 2D) -5–5 m/s

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا يبقى الزخم الكلي ثابتًا في كل تصادم بينما لا تبقى الطاقة الحركية الكلية ثابتة غالبًا؟
2. ماذا يحدث لسرعتي كرتين متساويتين في الكتلة بعد تصادم مرن على خط مستقيم؟
3. عند e = 0%، أين تذهب الطاقة الحركية المفقودة عندما تلتحم الكرتان؟