Упругие и неупругие соударения

Модель предназначена для изучения законов сохранения энергии и импульса на примере упругих и неупругих соударений тележек. Изменяя начальные скорости и массы тележек, а также тип соударения (упругое или неупругое), можно проследить за движением тележек после столкновения и определить кинетические энергии и импульсы каждой тележки. При каждом упругом столкновении тележек между собой компьютер решает следующую систему уравнений:
m1υ1 + m2υ2 = m1u1 + m2u2  – ЗСИ,

Здесь υ1 и υ2 – скорости тележек до столкновения, u1 и u2 – текущие скорости тележек после столкновения. После каждого столкновения значение u1 и u2 скачкообразно изменяются. Столкновения со стойками, ограничивающими область движения тележек, происходят по законам абсолютно упругого соударения. На экран выводятся текущие значения скоростей u1 и u2 тележек, их импульсов p1 = m1u1 и p2 = m2u2 и кинетических энергий.

В случае абсолютно неупругого столкновения тележки сцепляются и движутся в дальнейшем как единое целое. Закон сохранения импульса принимает вид
m1υ1 + m2υ2 = (m1 + m2)u.

В этом случае часть кинетической энергии ΔEk переходит во внутреннюю энергию тележек
.
На экран выводятся значения скорости тележек u, их импульсов и кинетических энергий, а также потери кинетической энергии ΔEk.

Убедитесь, что при упругом соударении суммарная кинетическая энергия тележек не изменяется, а при неупругом соударении она уменьшается. Рассчитайте, какая часть первоначальной кинетической энергии при неупругом соударении движущейся и неподвижной тележек переходит в тепло и проверьте результат в компьютерном эксперименте.

В верхней части окна расположено рабочее поле модели с изображениями двух тележек, движущихся без трения. Массы тележек и их скорости можно изменять с помощью регуляторов, расположенных ниже рабочего поля модели, слева. Также ниже рабочего поля в правой части окна изображено табло измерения величин скоростей, импульсов и кинетических энергий обоих тележек. В самом низу окна помещены кнопки «Старт» и «Сброс» (кнопка «Старт» при нажатии заменяется кнопкой «Стоп» и служит для кратковременной остановки происходящего процесса), а также кнопки упругого и неупругого соударения. При нажатии кнопки «Сброс» модель возвращается в первоначальное состояние.