Tumbukan di lintasan udara – hukum kekekalan momentum

FisikaEnergi dan momentumUsia 15–16Lab virtual

Memuat…

Gunakan di kelas saya

Dua troli bermassa m₁ dan m₂ bergerak dengan kecepatan v₁ dan v₂ di lintasan udara, lalu bertumbukan secara lenting atau tidak lenting (menempel). Grafik p₁, p₂, dan momentum total p terhadap waktu menunjukkan bahwa momentum total tetap, dan tabel membandingkan momentum serta energi kinetik sebelum dan sesudah tumbukan. Seret troli untuk mengubah posisi awalnya. Layar Sensor gaya memasang bumper (pegas lunak, pegas keras, zona remuk, atau kantong udara) dan menggambar grafik gaya terhadap waktu: impuls J, luas di bawah grafik, sama dengan Δp yang diukur dengan gerbang cahaya, dan waktu kontak yang lebih lama menghasilkan gaya puncak yang lebih kecil.

Pelajaran: Momentum, hukum kekekalan momentum, tumbukan lenting dan tidak lenting, impuls dan grafik gaya–waktu

Yang ditunjukkan

Momentum p = mv adalah besaran vektor, sehingga tandanya menunjukkan arah gerak. Di lintasan udara tanpa gesekan, momentum total m₁v₁ + m₂v₂ sama sebelum dan sesudah tumbukan; pada tumbukan lenting energi kinetik juga kekal, sedangkan troli yang menempel kehilangan sebagian energinya menjadi panas dan deformasi. Selama tumbukan, kedua benda saling mendorong dengan gaya yang sama besar dan berlawanan arah (hukum III Newton). Impuls J = ∫F dt, luas di bawah grafik gaya–waktu, sama dengan perubahan momentum: untuk Δp yang sama, waktu kontak yang lebih lama memberi gaya puncak yang lebih kecil, seperti pada zona remuk, kantong udara, dan helm.

Cara menggunakan

Di lintasan udara, atur massa dan kecepatan, seret troli, lalu tekan Jalankan; bandingkan baris Sebelum dan Sesudah, lalu tekan Ubah jenis tumbukan. Tekan Sensor gaya & uji tabrak, pilih Menabrak dan Bumper, lalu tekan Luncurkan. Setiap percobaan menambah baris berisi waktu gerbang cahaya, Δp, J, Δt, dan gaya puncak. Jaga m₁ dan u₁ tetap saat Anda membandingkan bumper, lalu coba Tantangan desain.

Parameter yang dapat diubah

Massa kereta 1 0,5–5 kg
Kecepatan awal kereta 1 -5–5 m/s
Massa kereta 2 0,5–5 kg
Kecepatan awal kereta 2 -5–5 m/s
Jenis tumbukan Lenting sempurna, Tidak lenting (menempel)
Layar Lintasan udara (kekekalan momentum), Sensor gaya & uji tabrak
Bumper Pegas lunak, Pegas keras, Zona remuk, Kantong udara
Menabrak Dinding dengan sensor gaya, Troli 2 diam

Pertanyaan untuk dijelajahi

Pada tumbukan tidak lenting, bagaimana Anda menghitung kecepatan bersama troli dari massa dan kecepatan awalnya?
Dengan perubahan momentum yang sama, mengapa zona remuk atau kantong udara memberi gaya puncak lebih kecil daripada pegas keras?
Dengan massa sama dan tumbukan lenting, apa yang terjadi pada kecepatan kedua troli?

Ide mengajar

Semua panduan