Zderzenia — zasada zachowania pędu

Co zrobimy: Zderzymy dwa wózki na torze — raz sprężyście, raz tak, że się skleją — i sprawdzimy, co zostaje takie samo przed zderzeniem i po nim.

Co widzisz na ekranie: Dwa wózki (wielkość zależna od masy) ze strzałkami prędkości, przełącznik sprężyste / niesprężyste oraz suwaki mas i prędkości. Pasek pędu jest identyczny przed i po; pasek energii kinetycznej kurczy się tylko przy sklejeniu (część zamienia się w ciepło). Odczyty: pęd przed/po, energia przed/po, prędkości po zderzeniu.

Fizyka · Mechanika · Zasada zachowania pędu (FIZ.MECH.PR.27)

Ciężki wózek uderza w lekki nieruchomy — co po zderzeniu sprężystym?

pęd p

6.0

Ek przed

9.0 J

Ek po

—

ΔEk→ciepło

—

v₁' / v₂'

—

Co się właśnie stało?

Ciężki wózek uderzył w lekki. Prędkości się zmieniły, ale jedna wielkość została dokładnie taka sama jak przed — pęd całkowity. To on rządzi każdym zderzeniem.

Czym jest pęd?

p = m\cdot v

Pęd to „ilość ruchu" — masa razy prędkość. Ma kierunek: w prawo na plus, w lewo na minus.

Kluczowa idea: pęd całkowity się nie zmienia.

Wózki działają na siebie siłami równymi i przeciwnie skierowanymi (III zasada dynamiki). Ile pędu jeden traci, tyle drugi zyskuje. Suma zostaje ta sama:

m_1 v_1 + m_2 v_2 = m_1 v_1' + m_2 v_2'

To zasada zachowania pędu — działa zawsze, gdy z zewnątrz nic nie popycha układu.

Sprężyste czy niesprężyste — co z energią?

Pęd jest zachowany w OBU. Różnica jest w energii kinetycznej:

E_k = \tfrac{1}{2}\,m v^2

Sprężyste (odbicie): energia kinetyczna też się zachowuje. Niesprężyste (sklejenie): część energii kinetycznej zamienia się w ciepło i odkształcenie. Pęd ten sam, energii kinetycznej mniej.

Dlaczego lekki wózek odlatuje tak szybko:

Żeby pęd się zgadzał, lekkie ciało uderzone przez ciężkie musi rozpędzić się do większej prędkości, niż miał napastnik — bo ma mniejszą masę. Mała masa × duża prędkość = ten sam pęd.

Po co Ci to na maturze:

Ta zasada tłumaczy odrzut broni i napęd rakiety (wyrzuca gaz w tył — leci w przód). Chwyt maturalny: wypisz pęd przed i po, przyrównaj je — masz równanie.

Zapamiętaj: w zderzeniu pęd jest ZAWSZE zachowany; energia kinetyczna — tylko w zderzeniu sprężystym. To bliźniak prawa zachowania masy: nic nie znika, tylko się rozdziela.

Ruch zwolniony · Wirtualne laboratorium NexTutor

Najczęstsze pytania

›

Co to zasada zachowania pędu?

W układzie bez sił zewnętrznych całkowity pęd przed = po: m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁' + m₂v₂'.

›

Czym różni się zderzenie sprężyste od niesprężystego?

W obu zachowany jest pęd; energia kinetyczna zachowana jest tylko w sprężystym — w niesprężystym część zamienia się w ciepło.

›

Czy pęd jest zachowany w zderzeniu niesprężystym?

Tak, pęd jest zachowany zawsze; zmienia się jedynie energia kinetyczna.

Teoria (klasa): FIZ.1.2.3 → Lekcja maturalna: FIZ.M.1.3 → Wzór w tablicach →