In relativiteit is de snelheid van een object ten opzichte van de positie van een ander object in een ander referentiekader een relatieve snelheid.
De wet van behoud van energie en momentum wordt gevolgd door de deeltjes die een elastische of een inelastische botsing ondergaan. De relatieve snelheid na een botsing is het verschil tussen de eindsnelheid van het object en de beginsnelheid.
Wat is relatieve snelheid na botsing?
Bij een botsing wordt de kinetische energie van de binnenkomende objecten uitgewisseld door actie- en reactiekrachten.
De relatieve snelheid is een verschil in de eindsnelheid van het object na een botsing, minus de beginsnelheid vóór de botsing. De relatieve snelheid van de twee objecten die elkaar naderen voor een botsing is gelijk aan de relatieve snelheid van het object na een botsing als de botsing elastisch is.
Als het deeltje A met een massa van m met de snelheden u van oneindig naar een stationair deeltje B beweegt en na een botsing afbuigt met de eindsnelheid v, dan is de relatieve snelheid van het deeltje VR=v-u.
Hoe bereken je de snelheid na een botsing?
Het object beweegt met enige snelheid na een botsing met de kinetische energie die bij de botsing overbleef of werd gewonnen.
De uiteindelijke snelheid van het object kan worden berekend op basis van het feit dat het momentum van het deeltje altijd behouden blijft voor en na een botsing. De totale energie wordt ook behouden in een proces. Dus door het totale momentum voor en na een botsing gelijk te stellen, kunnen we de uiteindelijke snelheid van elk deeltje vinden.
Beschouw een deeltje B in rust en deeltje A nadert deeltje B van oneindig met snelheid ua. Deeltje A botst met deeltje B en draagt een deel van zijn kinetische energie over aan deeltje B.
Bij overdracht van energie begint deeltje B zich voort te planten met de snelheid vb, en deeltje A oefent bij botsing een afstotende kracht uit waardoor de kinetische energie enigszins wordt verminderd en zich voortplant met de snelheid va.
Volgens de wet van behoud van momentum is de som van het momentum van deeltjes A en B vóór botsing gelijk aan de som van het momentum van beide deeltjes na een botsing. Daarom kunnen we een vergelijking schrijven die hetzelfde weergeeft als hieronder:
Uit deze vergelijking kunnen we een vergelijking schrijven voor de snelheid van deeltje B als:
Op basis van de wet van behoud van energie blijft de som van de kinetische energie van deeltje A en B voor en na de botsing hetzelfde. We kunnen de vergelijking voor de wet van behoud van energie van deeltje A en B schrijven als:
Als we de vergelijking (1) en (2) kwadrateren en optellen, hebben we:
Als we deze vergelijking herschikken, krijgen we:
De bovenstaande vergelijking is een lineaire kwadratische vergelijking en kan worden opgelost om de waarden van de variabele v . te vindena.
Na het berekenen van de eindsnelheid van deeltje A, kan de eindsnelheid van deeltje B worden berekend met behulp van de vergelijking (3) of (4).
Wat is de relatieve snelheid van scheiding?
De relatieve scheidingssnelheid van de deeltjes is dezelfde als voor de botsing.
Als de botsing elastisch is, dan zijn de som van de snelheden van de deeltjes vóór de botsing en de som van de uiteindelijke snelheden beide gelijk, omdat het lineaire momentum van het deeltje behouden blijft.
De scheidingssnelheid is de snelheid die het deeltje wint na het overwinnen van de botsing en het werk dat door de botsing wordt gedaan, is de verandering in de potentiële energie van het deeltje. Er is een variatie in de kinetische en potentiële energie van het deeltje waardoor de snelheid verandert.
Hoe de relatieve snelheid van scheiding te berekenen?
De snelheid wordt gemeten in een bepaalde tijd vanuit het ene referentiekader, terwijl de relatieve snelheid de snelheid is die in een ander referentiekader wordt gemeten.
De relatieve scheidingssnelheid is de verandering in de eindsnelheid van de objecten die met elkaar in botsing komen en de beginsnelheid van het object voordat ze botsen.
Bij scheiding van de deeltjes na de botsing zullen ze zich met enige snelheden gaan voortplanten. Op basis van de voortplantingsrichting van de deeltjes kunnen we de relatieve scheidingssnelheid van de deeltjes berekenen.
Voorbeelden van relatieve snelheid na botsing
Beschouw twee mensen die een boottocht maken op een meer. Per abuis nadert een bootrijder in boot A een andere bootrijder in boot B en rent eroverheen. Na deze aanvaring komt boot A plotseling tot rust en zwaait boot B een beetje weg van zijn oorspronkelijke staat. De relatieve snelheid van boot A ten opzichte van boot B is gelijk aan de snelheid waarmee het vaart na een aanvaring.
Laten we een tweede voorbeeld van knikkers nemen. Bij het raken van de knikker in de richting van de andere knikker die stilstaat, zal de knikker in de stationaire positie de kinetische energie van de naderende knikker krijgen en versnellen in de richting waarin de knikker uit de hand wordt gegooid.
De knikker die in de hand was, zal van richting veranderen na een botsing en in een andere richting reizen. In dit scenario zal de snelheid van deze knikker verloren gaan of gewonnen worden na de botsing. De relatieve snelheid van de knikker is het verschil tussen de beginsnelheid en de eindsnelheid.
Relatieve snelheid na botsingsproblemen
Wat is de relatieve snelheid van de biljartballen met een massa van 180 gram als de beginsnelheid van een bal 3 m/s is en een andere bal stilstaat?
Gegeven: De beginsnelheid van bal1 is, u1 =3 m/s
De beginsnelheid van bal2 is, u2 =0
De massa van de bal is, m = 180 gram = 0.18 kg
De botsing is elastisch, dus volgens de wet van behoud van massa,
Vandaar, v=u1/2
Als we de waarden in deze vergelijking substitueren, krijgen we:
v=3 m/s/2=1.5 m/s
De uiteindelijke snelheid van beide ballen is 1.5 m/s.
De relatieve snelheid van bal1 is,
De relatieve snelheid van bal2 is,
De relatieve snelheid van de bal1 is dus 1.5 m/s, terwijl de relatieve snelheid van de bal 2 -1.5 m/s is na een botsing.
Het object beweegt naar het stilstaande object toe met een snelheid van 580 m/s en reflecteert van het object af met een snelheid van 485 m/s. Wat is de relatieve snelheid van het object na botsing en tov het stilstaande object?
Gegeven: De beginsnelheid van het object is, u=580 m/s.
De uiteindelijke snelheid van het object is v=485 m/s.
De begin- en eindsnelheid van het stilstaande object is s=0.
De relatieve snelheid van het object na de botsing kan worden berekend met behulp van een formule,
Als we de waarden in deze vergelijking substitueren, krijgen we:
De relatieve snelheid van het object ten opzichte van het stationaire object is,
Vandaar dat de relatieve snelheid van het object na de botsing is 95 m/s, en de relatieve snelheid van het object ten opzichte van de snelheid van het object na de botsing is slechts 485 m/s.
Wat is de relatieve snelheid van de steen die beweegt met een snelheid van 6 m/s na het loslaten van de katapult als deze op het wateroppervlak valt en wordt getrokken met een snelheid van 0.3 m/s?
Gegeven: de beginsnelheid van steen is, u=6m/s
De uiteindelijke snelheid van steen is, v=0.3m/s
Daarom is de relatieve snelheid van een steen,
De relatieve snelheid van een steen is -5.7 m/s. De versnelling van een steen is in negatieve richting om een as.
Conclusie
De relatieve snelheid na de botsing is de verandering in de snelheid van de objecten na een botsing. De verandering in snelheid is te wijten aan de overdracht van momentum en energie wanneer de deeltjes met elkaar botsen. Het volgt de wet van behoud van impuls en energie.
Lees ook:
- Hoe snelheid uit verplaatsing te vinden
- Hoe snelheid te meten bij roodverschuivingswaarnemingen
- Negatieve snelheid positieve versnelling
- Hoe snelheid te meten in de fusiefysica
- Hoe de snelheid in de stellaire dynamiek te berekenen
- Hoe de versnelling te vinden in de snelheidstijdgrafiek
- Hoe de snelheid vanuit positie te vinden
- Wat is de initiële horizontale snelheid van een projectiel
- Hoe snelheid te vinden in pulsars en quasars
- Hoe snelheid berekenen in kristallografie
Hallo, ik ben Akshita Mapari. Ik heb M.Sc. in de natuurkunde. Ik heb gewerkt aan projecten als numerieke modellering van wind en golven tijdens cyclonen, natuurkunde van speelgoed en gemechaniseerde sensatiemachines in pretparken op basis van klassieke mechanica. Ik heb een cursus Arduino gevolgd en een aantal miniprojecten op Arduino UNO uitgevoerd. Ik vind het altijd leuk om nieuwe gebieden op het gebied van de wetenschap te verkennen. Persoonlijk ben ik van mening dat leren enthousiaster is als het met creativiteit wordt geleerd. Daarnaast hou ik van lezen, reizen, gitaar tokkelen, rotsen en lagen identificeren, fotograferen en schaken.