Давайте обсудим некоторые подробные факты о сверхупругом столкновении, как и где оно происходит, некоторые примеры и подробные факты.

Сверхупругие столкновения - это такие столкновения, при которых сталкивающаяся частица не теряет свою кинетическую энергию, вместо этого получает некоторую кинетическую энергию от частицы, с которой она сталкивается, и ускоряется с большей скоростью после столкновения.

Что такое сверхупругое столкновение

Столкновение называется упругим, если импульс и кинетическая энергия объекта после столкновения сохраняются. Во время столкновения объектов может быть потеря или усиление энергии.

Столкновение, при котором нет потери энергии, вместо этого объект получает дополнительное количество энергии, тогда это столкновение называется сверхупругим столкновением. Этот вспомогательный источник кинетической энергии может быть результатом преобразования потенциальной энергии объекта в кинетическую энергию.

Где происходит сверхупругое столкновение

Большинство столкновений в природе неупругие столкновения где кинетическая энергия сталкивающегося объекта преобразуется в какую-либо другую форму энергии.

Что ж, сверхупругое столкновение происходит в основном при взрывных реакциях, таких как ядерное деление, реакторы, сверхновые звезды, взрывы и т. д., которые создают критический удар. Это результат из-за получения дополнительного количества кинетической энергии без потери энергии. Впоследствии при столкновении объект получает энергию от объекта, с которым он сталкивается, которая превышает кинетическую энергию объекта.

Формула сверхупругого столкновения

Рассмотрим две молекулы массы m₁ И м₂. Молекула массы m₁ приближается из бесконечности со скоростью u₁ и сталкивается с массой m₂ движется со скоростью u₂. После столкновения обе массы отклоняются друг от друга, образуя угол с плоскостью со скоростями v₁ и v₂.

При упругом столкновении импульс частиц до и после столкновения сохраняется, следовательно, определяется соотношением

m₁u₁+m₂u₂=m₁v₁+m₂v₂

где m₁, m₂ - массы частицы 1 и 2 соответственно

u₁, u₂ - начальные скорости как частицы перед столкновением, так и

v₁, v₂ - конечные скорости частиц после столкновения.

Импульс сталкивающейся молекулы после столкновения будет больше, чем импульс молекулы до столкновения.

m₁u₁<m₁v₁

Из чего следует, что u₁<v₁

А кинетическая энергия частицы при столкновении равна

1 / 2 м₁u₁²+1/2 м₂u₂²=1/2 м₁v₁²+1/2 м₂v₂²

Так как ты₁<v₁, кинетическая энергия сталкивающейся молекулы после столкновения будет увеличиваться.

1 / 2 м₁u₁²<1/2 м₁v₁²

Это означает, что энергия, связанная с молекулой 2, будет уменьшена, поскольку она передаст свою потенциальную энергию молекуле 1, которая преобразуется в кинетическую энергию.

Пример сверхупругого столкновения

Давайте обсудим некоторые примеры сверхупругого столкновения для лучшего понимания термина.

Ядерное деление

Деление - это процесс расщепления реагента на два или более продуктов. Ядро атома расщепляется на два или более ядра, когда высокоэнергетический фотон сталкивается с ядрами.

Фотон, приближающийся из бесконечности, уносит с собой кинетическую энергию, при бомбардировке ядра он передает свою энергию ядру, из-за чего ядро ​​становится нестабильным. Это приводит к расщеплению ядра на два дочерних ядра с высвобождением фотона.

Масса ядра уменьшается до половины, а потенциальная энергия ядра преобразуется в кинетическую энергию и, следовательно, конечная кинетическая энергия, выделяемая в процессе после столкновения, высока. Этот метод используется в ядерном оружии, в ядерных реакторах для производства огромной энергии.

Сплавы с памятью формы

Сплавы с памятью формы представляют собой сверхэластичные материалы, изготавливаемые при определенной температуре. Сплаву придают определенную форму при нагревании, поддержании определенной температуры и быстром его охлаждении. Эта форма запоминается сплавом.

Объект меняет свою форму, когда на него воздействует внешняя нагрузка, но восстанавливает свою форму, когда нагрузка снимается и подвергается воздействию той же температуры, при которой он был сформирован. Эта сверхэластичность - обратимый процесс.

В основном сплавы медь-алюминий-никель и никель-титан используются в качестве сплава с памятью формы. Никель-титан - один из таких сплавов с памятью формы, используемых в производстве ортодонтических проволок.

Урановая бомба

Уран-235 является высокорадиоактивным атомом и при делении выделяет большое количество энергии, поэтому в основном используется в реакторах и взрывчатых веществах.

Это похоже на деление ядра, когда нейтрон сталкивается с атомом урана-235, кинетическая энергия нейтрона передается на атом урана и становится нестабильной из-за наличия дополнительных нейтронов. Этот нейтрон отскакивает вместе с атомом.

Крайне нестабильный атом распадается на два дочерних ядра, показанных на диаграмме выше, высвобождая три свободных ядра, которые затем реагируют с другим атомом урана для деления. Эта реакция выделяет огромное количество энергии и тепла в окружающую среду, поэтому это экзотермическая реакция.

Весна

Пружина при сжатии накапливает в себе потенциальную энергию. При снятии давления со струны она выдает большое количество потенциальной энергии в виде кинетической энергии.

Подробнее о весне потенциальная энергия.

Комета приближается к солнцу

Солнце имеет наибольшую силу гравитационного притяжения среди солнечных nebula и, следовательно, большинство комет, приближающихся из далекой туманности, достигают вокруг Солнца. Они получают достаточно потенциальной энергии за счет излучения, испускаемого Солнцем, и отклоняются по параболическому пути. Кинетическая энергия кометы после отклонения намного превышает ее кинетическую энергию при приближении к Солнцу.

Сохраняется ли импульс при упругом столкновении

Импульс определяется как сила, воздействующая на объект в определенный промежуток времени. и задается формулой

Я=ФΔ t

Где я импульс

F - сила

Δ т - изменение во времени.

Импульс также равен изменению количества движения объекта.

I=ΔP

Следовательно, ΔP = F Δ t

При упругом столкновении изменение количества движения объекта равно разности количества движения объекта до и после столкновения.

ΔР=м[В_f-V_i]

Где m - масса сталкивающегося объекта.

V_f конечная скорость объекта

V_i - начальная скорость объекта

Следовательно,

F Δ т = м[В_f-V_i]

Импульс на объект при столкновении можно определить, найдя разницу между скоростями объекта до и после столкновения.

Очевидно, что при столкновении обоих объектов имеется импульс, но из-за противоположной силы реакции импульс уменьшается и гасится. В большинстве случаев наблюдается небольшое изменение импульса объекта.

Как решить идеально упругое столкновение

При совершенно упругом столкновении кинетическая энергия объекта после столкновения не теряется. Импульс и кинетическая энергия объекта при идеально упругом столкновении сохраняются.

Рассмотрим частицу массы m₁ ускоряется со скоростью u₁ ударяет частицу массы m₂ движется со скоростью u₂, то импульс частицы 1 равен m₁ u₁ а частицы 2 - m₂u₂. Частица 1 приближается к частице 2 и сталкивается с ней, создавая нулевой чистый удар, и обе частицы 1 и 2 приобретают скорость v.₁ и v₂ соответственно и отклоняются в двух разных направлениях.

Поскольку импульс частиц сохраняется до и после столкновения

m₁u₁+m₂u₂= м₁v₁+ м₂v₂

Нет потери кинетической энергии частиц, следовательно, кинетическая энергия до и после столкновения остается неизменной.

1 / 2 м₁u₁+1/2 м₂u₂=1/2 м₁v₁+1/2 м₂v₂

m₁(u₁-v₁)=м₂(v₂-u₂)

м1/м2=v₂-u₂/u₁-v₁

Подробнее о 8+ примеров идеально эластичных столкновений: подробные факты и часто задаваемые вопросы.

Часто задаваемые вопросы

Q1. Объект A массой 5 ​​кг сталкивается с неподвижным объектом B со скоростью 3 м / с. После столкновения оба объекта движутся со скоростью 0.8 м / с. Какова масса объекта B? Какой импульс на объекте из-за столкновения?

Дано: м₁= 5 кг

m₂=?

u₁= 3 м / с

u₂=0

v₁=v₂= 0.8 м / с

Поскольку импульс сохраняется при столкновении

m₁u₁+m₂u₂=m₁v₁+m₂v₂

5* 3+м₂*0=5*0.8+м₂* 0.8

15+0=4+м₂* 0.8

11=м₂* 0.8

m₂=11/0.8=13.75 кг

Масса объекта 2 13.75 кг.

Полный импульс объекта до столкновения равен

P_{начальный}=m₁u₁+m₂u₂=5*3+13.75*0=15

P_{окончательный}=m₁v₁+m₂v₂ = 5*0.8 + 13.75 * 0.8 = 4+11 = 15

Импульс на объект из-за столкновения равен

I = ΔП=П_{окончательный} - П_{начальный} = 15-15 = 0

Следовательно, при столкновении импульс не сохраняется.

Какой импульс возникает при столкновении?

Импульс - это продолжительность силы, приложенной к частицам при столкновении.

Он также определяется как изменение количества движения объектов до и после столкновения и равен силе, приложенной объектом в течение конечного времени.

Как импульс задерживается при совершенно упругом столкновении и сверхупругом столкновении?

Наблюдения и советы этой статьи мы подготовили на основании опыта команды импульс тела сохраняется, следовательно, импульс обращается в нуль при абсолютно упругом столкновении.

При сверхупругом столкновении импульс объекта увеличивается после столкновения, так как кинетическая энергия превосходит его, поэтому импульс является положительным.