Laten we enkele gedetailleerde feiten bespreken over een superelastische botsing, hoe en waar deze plaatsvindt, enkele voorbeelden en gedetailleerde feiten.

Superelastische botsingen zijn botsingen waarbij het botsende deeltje zijn kinetische energie niet verliest, maar in plaats daarvan wat kinetische energie krijgt van het deeltje waarmee het botst en na de botsing sneller versnelt.

Wat is een superelastische botsing?

Er wordt gezegd dat de botsing elastisch is wanneer het momentum en de kinetische energie van het object na de botsing behouden blijven. Er kan energieverlies of -winst zijn tijdens de botsing van de objecten.

Een botsing waarbij er geen energieverlies is, maar het object krijgt een extra hoeveelheid energie, dan wordt de botsing een superelastische botsing genoemd. Deze hulptoevoer van kinetische energie kan het resultaat zijn van de omzetting van de potentiële energie van het object in kinetische energie.

Waar vindt superelastische botsing plaats?

De meeste botsingen in de natuur zijn: inelastische botsingen waarbij de kinetische energie van het botsende object wordt omgezet in een andere vorm van energie.

Nou, een superelastische botsing komt meestal voor bij explosieve reacties zoals kernsplitsingen, reactoren, supernova's, explosies, enz. Die een kritieke impact hebben. Dit is het resultaat van een winst van de extra hoeveelheid kinetische energie zonder enig verlies van energie. Bij een botsing ontvangt een object vervolgens de energie van het object waarmee het botst, wat de kinetische energie van het object overtreft.

Super elastische botsingsformule

Beschouw twee moleculen met massa m₁ en M₂. Een molecuul met massa m₁ nadert van oneindig met snelheid u₁ en botst met massa m₂ bewegen met snelheid u₂. Na een botsing wijken beide massa's van elkaar af en maken een hoek met een vlak met snelheden v₁ en v₂.

Bij een elastische botsing blijft het momentum van de deeltjes voor en na een botsing behouden, vandaar gegeven door de relatie

m₁u₁+m₂u₂=m₁v₁+m₂v₂

Waar m₁, m₂ zijn massa's van respectievelijk deeltje 1 en 2

u₁, u₂ zijn beginsnelheden van zowel het deeltje voordat het botst, en

v₁, v₂ zijn eindsnelheden van de deeltjes na botsing.

Het momentum van het botsende molecuul na een botsing zal groter zijn dan het momentum van het molecuul vóór de botsing.

m₁u₁<m₁v₁

Wat inhoudt dat u₁<v₁

En de kinetische energie van het deeltje in de botsing is

1 / 2 m₁u₁²+1/2 meter₂u₂²=1/2 meter₁v₁²+1/2 meter₂v₂²

sinds jij₁<v₁, zal de kinetische energie van het botsende molecuul na het botsen worden verhoogd.

1 / 2 m₁u₁²<1/2 m₁v₁²

Dit betekent dat de energie geassocieerd met molecuul 2 zal worden verminderd omdat het zijn potentiële energie zal overbrengen naar molecuul 1 dat zal worden omgezet in kinetische energie.

Voorbeeld van superelastische botsing

Laten we wat bespreken voorbeelden van superelastische botsingen om de term beter te begrijpen.

Kernsplijting

Splijting is het proces waarbij een reactant in twee of meer producten wordt gesplitst. Een kern van het atoom splitst zich in twee of meer kernen wanneer een zeer energetisch foton tegen de kernen botst.

Een foton dat vanuit het oneindige nadert, draagt ​​kinetische energie met zich mee, bij bombardementen met de kern geeft het zijn energie af aan de kern waardoor de kern onstabiel wordt. Dit resulteert in een splitsing van de kern in twee dochterkernen die het foton vrijgeven.

De massa van de kern wordt gehalveerd en de potentiële energie van de kern wordt omgezet in kinetische energie en daarom is de uiteindelijke kinetische energie die wordt afgegeven in een proces na de botsing hoog. Deze techniek wordt gebruikt in kernwapens, in kernreactoren om enorme energie te produceren.

Legeringen met vormgeheugen

De legeringen met vormgeheugen zijn superelastische materialen die bij een bepaalde temperatuur worden vervaardigd. De legering wordt in een bepaalde vorm gegoten tijdens het verwarmen, het handhaven van een bepaalde temperatuur en het snel afkoelen. Deze vorm wordt onthouden door de legering.

Een object verandert van vorm wanneer er een externe belasting op wordt uitgeoefend, maar krijgt zijn vorm terug zodra de belasting is verwijderd en blootgesteld aan dezelfde temperatuur als waarop het is gevormd. Deze superelasticiteit is een omkeerbaar proces.

Meestal worden koper-aluminium-nikkel- en nikkel-titaniumlegeringen gebruikt als vormgeheugenlegering. Nikkel-titanium is zo'n legering met vormgeheugen die wordt gebruikt bij de productie van orthodontische draden.

uranium bom

Uranium-235 is een zeer radioactief atoom en geeft bij de splitsing een grote hoeveelheid energie af, daarom wordt het vooral gebruikt in reactoren en explosieven.

Dit is vergelijkbaar met kernsplijting, wanneer het neutron in botsing komt met het uranium-235-atoom, wordt de kinetische energie van het neutron overgedragen op een uraniumatoom en wordt onstabiel door een extra neutronenbeschikbaarheid. Dit neutron deinst samen met het atoom terug.

Het zeer onstabiele atoom splitst zich in twee dochterkernen zoals weergegeven in het bovenstaande diagram, waarbij drie vrije kernen vrijkomen die vervolgens reageren met een ander uraniumatoom voor splijting. Deze reactie geeft een enorme hoeveelheid energie en warmte af in de omgeving, het is dus een exotherme reactie.

veer

Wanneer de veer wordt samengedrukt, slaat de potentiële energie erin op. Bij het loslaten van de druk van de snaar, geeft deze een grote hoeveelheid potentiële energie af in de vorm van kinetische energie.

Lees meer over de lente potentiële energie.

Komeet naderende zon

De zon heeft de grootste aantrekkingskracht in een zonne-energie nebula en vandaar dat de meeste kometen die vanuit de verre nevel naderen reiken rond de zon. Ze krijgen voldoende potentiële energie door straling die door de zon wordt uitgezonden en buigen af ​​in een parabolische baan. De kinetische energie van de komeet na afbuiging is veel groter dan zijn kinetische energie bij het naderen van de zon.

Is impuls behouden bij een elastische botsing?

Impuls wordt gedefinieerd als een kracht die in een bepaald tijdsinterval op het object wordt gestimuleerd en gegeven door de formule

ik=FΔ t

Waar ik ben de impuls

F is een kracht

Δ t is een verandering in de tijd.

Impuls is ook gelijk aan de verandering in het momentum van het object.

I=ΔP

Vandaar, ΔP=V Δ t

Bij een elastische botsing is de verandering in momentum van het object gelijk aan het verschil tussen het momentum van het object voor en na de botsing.

ΔP=m[V_f-V_i]

Waar m een ​​massa is van het botsende object.

V_f is de eindsnelheid van het object

V_i is de beginsnelheid van het object

daarom

F Δ t= m[V_f-V_i]

De impuls op het object bij een botsing kan worden bepaald door het verschil te vinden tussen de snelheden van het object voor en na de botsing.

Het is duidelijk dat er een impuls is bij de botsing op beide objecten, maar door de tegengestelde reactiekracht wordt de impuls verminderd en opgeheven. In de meeste gevallen is er een kleine verandering in het momentum van het object.

Hoe los je een perfect elastische botsing op?

Bij een perfect elastische botsing is er geen verlies van de kinetische energie van het object na de botsing. Het momentum en de kinetische energie van het object bij een perfect elastische botsing blijven behouden.

Beschouw een deeltje met massa m₁ versnellen met een snelheid u₁ raakt het deeltje met massa m₂ bewegen met snelheid u₂, dan is de impuls van deeltje 1 m₁ u₁ en die van deeltje 2 is m₂u₂. Deeltje 1 nadert deeltje 2 en botst ermee waardoor een netto-impact nul ontstaat en beide deeltjes 1 en 2 krijgen snelheid v₁ en v₂ respectievelijk en omleiden in twee verschillende richtingen.

Omdat het momentum van de deeltjes behouden blijft voor en na de botsing

m₁u₁+m₂u₂= m₁v₁+ m₂v₂

Er is geen verlies van kinetische energieën van de deeltjes, daarom blijft de kinetische energie voor en na de botsing onveranderd.

1 / 2 m₁u₁+1/2 meter₂u₂=1/2 meter₁v₁+1/2 meter₂v₂

m₁(u₁-v₁)=m₂(v₂-u₂)

m1/m2=v₂-u₂/u₁-v₁

Lees meer over 8+ voorbeelden van perfect elastische botsingen: gedetailleerde feiten en veelgestelde vragen.

Veelgestelde Vragen / FAQ

Q1. Een object A met een massa van 5 kg botst met een stilstaand object B met een snelheid van 3 m/s. Na de botsing bewegen beide objecten met een snelheid van 0.8 m/s. Wat is de massa van object B? Wat is de impuls op het object als gevolg van een botsing?

Gegeven:m₁=5 kg

m₂=?

u₁=3 m/s

u₂=0

v₁=v₂=0.8 m/s

Sinds de momentum is behouden bij de botsing

m₁u₁+m₂u₂=m₁v₁+m₂v₂

5* 3+m₂*0=5*0.8+m₂* 0.8

15+0=4+m₂* 0.8

11=m₂* 0.8

m₂= 11/0.8 = 13.75 kg

De massa van object 2 is 13.75 kg.

Het totale momentum van het object vóór de botsing is

P_eerste=m₁u₁+m₂u₂=5*3+13.75*0=15

P_finale=m₁v₁+m₂v₂ = 5*0.8 + 13.75 * 0.8 = 4+11 = 15

De impuls op het object als gevolg van een botsing is

Ik = ΔP=P_finale - P_eerste = 15-15 = 0

Er is dus geen impuls behouden bij de botsing.

Wat is de impuls als gevolg van een botsing?

Een impuls is de duur van de kracht die op de deeltjes wordt uitgeoefend tijdens een botsing.

Het wordt ook gedefinieerd als de verandering in momentum van de objecten voor en na een botsing en is gelijk aan de kracht die door het object wordt uitgeoefend voor een eindige tijdsduur.

Hoe vertraagt ​​de impuls bij een perfect elastische botsing en een superelastische botsing?

De momentum van het object is behouden, vandaar de impuls wordt nul in een perfect elastische botsing.

Bij superelastische botsingen neemt het momentum van het object toe na een botsing omdat de kinetische energie uitblinkt, daarom is de impuls positief.

Lees ook:

• Blijft momentum behouden bij een elastische botsing