運動量保存計算機

運動量保存則は、孤立系の全運動量が一定に保たれることを表します。運動量は質量と速度の積で、p = mv と書きます。速度には向きがあるため、運動量はベクトル量です。一次元の計算では、正の符号が一方の向き、負の符号が逆向きを表します。そのため、選んだ軸の負の方向へ動く物体には、負の初速度を入力できます。衝突前の全運動量は m1u1 + m2u2、衝突後は m1v1 + m2v2 です。2つの物体に外部からの力積が作用しなければ、これらは等しくなります。 完全非弾性衝突では、物体同士が衝突後に一体となります。両物体の終速度は共通で、衝突前の全運動量を合計質量で割って求めます。運動量は保存されますが、通常、運動エネルギーは保存されません。力学的エネルギーの一部が変形、熱、振動、音へ変わります。車両の衝突や鉄道車両の連結は近似例として役立ちますが、実際の系には別の運動や外力もあり得ます。 完全弾性衝突では、運動量と運動エネルギーの両方が保存されます。2つの保存式を連立して解くと、各物体の終速度を求められます。よく知られた理想的な場合では、等しい質量の物体が速度を交換します。ビリヤード球や微小粒子の相互作用は、エネルギー損失が無視できるほど小さいとき、弾性衝突として扱われます。本計算機は、一次元の正面弾性衝突に対する標準的な閉形式の式を使用します。 質量と速度は、それぞれ統一した単位で入力してください。ラベルはキログラムとメートル毎秒を用いるため、運動量はキログラムメートル毎秒、運動エネルギーはジュールで表示します。表示の丸めを除けば、衝突前後の全運動量は一致するはずです。弾性衝突では、全運動エネルギーも一致します。完全非弾性衝突では、衝突後の運動エネルギーが衝突前を上回ることはありません。 このモデルは、2物体の直線運動、瞬間的な接触、衝突中に重要な外力がないことを仮定します。回転、衝突角度、衝突後の摩擦、変形の詳細、零と一の間の反発係数は扱いません。これらには、より詳細な力学モデルが必要です。仮定の範囲内では、課題の確認や衝突の種類の比較、質量と符号付き速度が結果に与える影響の理解に役立ちます。