Niin vaikea että vastausta ei voi edes luntata internetistä (yrittäkää vaikka).
Suoritetaan tällainen fysikaalinen koe . . .
https://youtu.be/k7N9TqVrq7k
. . . mutta sillä tavalla, että poistetaan magneetit joilla vaunut tarttuvat toisiinsa ja asennetaan tilalle jouset niin että ne ottavat vastaan punaisen vaunun liike-energian.
Eli jos punaiselle vaunulle nyt annettaisiin vauhtia samoin kuin kuvassa, niin törmäyksen tapahduttua jäisi punainen vaunu paikalleen ja sininen vaunu jatkaisi matkaa samalla nopeudella kuin punainen siihen törmäsi (olettaen että vaunut ovat saman painoiset), eli tapahtuisi sama kuin ns. Newtonin kehdossa, mutta pehmeämmin.
Mutta jos jousiin asennetaan sellaiset hakaslaitteet, tai miksi niitä sanotaan, jotka sallivat jousien virittyä, mutta eivät laueta, niin vaunut eivät törmäyksen jälkeen ponnahda kauemmaksi toisistaan. Silloin vaunut jatkavat matkaa vierekkäin pienemmällä nopeudella kuin punaisen vaunun alkuperäinen nopeus, mutta kuinka paljon pienemmällä?
Kysymys kuuluu: Kuinka monta prosenttia punaisen vaunun liike-energiasta on nyt varastoitunut jousiin (sitten tietysti 100% jos sininen vaunu olisi lukittu liikkumattomaksi), ja kuinka suuri osa jää vaunujen yhteiseksi liike-energiaksi, kun vaunujen nopeuteen ei vaikuteta muulla tavoin, esim. pyöriä jarruttamalla?
Toinen kysymys: Mitkä seikat vaikuttavat tähän prosenttiin (esim. vaunujen mahdollinen kokoero, jousivakio jne.)?
Onko muuten tämän laskemiseksi jo olemassa valmis kaava, ja jos on, niin mikä on sen kaavan nimi?
Suoritetaan tällainen fysikaalinen koe . . .
https://youtu.be/k7N9TqVrq7k
. . . mutta sillä tavalla, että poistetaan magneetit joilla vaunut tarttuvat toisiinsa ja asennetaan tilalle jouset niin että ne ottavat vastaan punaisen vaunun liike-energian.
Eli jos punaiselle vaunulle nyt annettaisiin vauhtia samoin kuin kuvassa, niin törmäyksen tapahduttua jäisi punainen vaunu paikalleen ja sininen vaunu jatkaisi matkaa samalla nopeudella kuin punainen siihen törmäsi (olettaen että vaunut ovat saman painoiset), eli tapahtuisi sama kuin ns. Newtonin kehdossa, mutta pehmeämmin.
Mutta jos jousiin asennetaan sellaiset hakaslaitteet, tai miksi niitä sanotaan, jotka sallivat jousien virittyä, mutta eivät laueta, niin vaunut eivät törmäyksen jälkeen ponnahda kauemmaksi toisistaan. Silloin vaunut jatkavat matkaa vierekkäin pienemmällä nopeudella kuin punaisen vaunun alkuperäinen nopeus, mutta kuinka paljon pienemmällä?
Kysymys kuuluu: Kuinka monta prosenttia punaisen vaunun liike-energiasta on nyt varastoitunut jousiin (sitten tietysti 100% jos sininen vaunu olisi lukittu liikkumattomaksi), ja kuinka suuri osa jää vaunujen yhteiseksi liike-energiaksi, kun vaunujen nopeuteen ei vaikuteta muulla tavoin, esim. pyöriä jarruttamalla?
Toinen kysymys: Mitkä seikat vaikuttavat tähän prosenttiin (esim. vaunujen mahdollinen kokoero, jousivakio jne.)?
Onko muuten tämän laskemiseksi jo olemassa valmis kaava, ja jos on, niin mikä on sen kaavan nimi?
Vastaukset 8
Vanhimmat
Ongelmanannossa esiintyy perus kotitehtävä. Ja itse löysin ratkaisun netistä ensiyrittämällä.
Mutta jos kysytään vain, mikä on lopussa liikeenergia, ei kysytä oikeastaan yhtään mitään mikä vaatisi laitteen tuntemista. Epäelastisen törmäyksen aikana liikemäärä säilyy. Kaikille jousille vastaus on sama luku. Jos kysyttäisiin, miten kaukana kappaleet ovat lopussa toisistaan, saataisiin jousitehtävä.
Mainitut hakalaitteet ovat oletettavasti lopussa edelleen kiinni vaunussa, eivätkä lämpene tai pidä ääntä. Niitä voi silloin pitää jousen kanssa yhtenä jpusienergian vastaanottajana ja säilyttäjänä. Ja kannattaa modifioida jousen ominaisuuksia sen mukaan, miten paljon sen kiristys kokonaisuudessaan vie energiaa.
Liikemäärä on eri asia kuin liike-energia.
Laitatko vielä linkin siihen ratkaisuun, jonka löysit netistä ensiyrittämällä, niin että me muutkin pääsemme nauttimaan tieteen saavutuksista, kiitos.
Ilman ulkoisia voimia liikemäärä säilyy, kimmoisessa törmäyksessä myös liike-energia.
Mikä tässä on ongelma ?
Ongelma on ettei aloittaja osaa:
1) laskea vaunujen nopeuksia ennen ja jälkeen törmäyksen, kun liikemäärän säilymislaki tunnetaan ja sen jälkeen
2) laskea liike-energiaa ennen ja jälkeen törmäyksen, kun vaunujen nopeudet ja massat tunnetaan.
Sekä mahdollisesti vielä:
3) olettaa muuttujiksi sellaiset lukuarvot joita tehtävässä ei ole mainittu ja joita laskennassa tarvitaan, sekä muodostaa ja ratkaista tuntemattomien muuttujien avulla saadut yhtälöt.
Kokeilkaapa kuunnella lasin ominaisääntö: näin sen voi tehdä: laita laser-säde lasiin, kun se lasi taipuu, muodostaa ääniä sellaista vouvotusta tulee äänenä jos digitoit sen heijastuman. Lasimusiikkia.
Ongelma on siis se, että kun punainen vaunu törmää siniseen vaunuun, niin energiaa jakautuu kahteen paikkaan, jousiin sekä sinisen vaunun liike-energiaksi. Miten tämä energia jakautuu 'luonnostaan' jos siihen ei mekaanisesti vaikuteta?
Mutta oikeastaan pitäisi kysyä, että jakautuuko se ollenkaan, asiaan nimittäin liittyy eräs paradoksi.
Jos tasan sama tönäisy joka annetaan punaiselle vaunulle kokeen alussa, annettaisiin vaunulle jonka massa on sama kuin sinisen ja punaisen vaunun massat yhteensä, niin se painavampi vaunu tietysti kiihtyisi alhaisempaan nopeuteen kuin mikä punaisella vaunulla on aluksi, mutta entä kun punainen vaunu on saavuttanut sinisen vaunun ja ne rullaavat samaa vauhtia vierekkäin litistyneet jouset välissään.
Rullaavatko punainen ja sininen vaunu nyt hitaammin vai yhtä nopeasti kuin se painavampi vaunu? (jos jätetään liikevastukset huomioimatta)
Jos vastaatte, että hitaammin, niin kysyisin, että mitähän Newton tykkää tällaisesta? Saisiko autoakin hidastettua 'väliaineettomasti' jotenkin muuten kuin pyörien ja asvaltin välityksellä, esim. liukkaalla kelillä?
Jos taas vastaatte, että yhtä nopeasti, niin kysyisin, että mistä sitten on pois se energia joka on nyt varastoitunut punaisen ja sinisen vaunun välissä oleviin jousiin?
Jalostat nyt yksinkertaista asiaa aivan väärästä suunnasta.
Periaate on edellä jo kerrottu, joten selvitä itsellesi mitä ovat liikemäärä ja liike-energia, niin kuvitelmat paradokseista kaikkoavat.