Impuls und Energie der Stäbe

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe zwei Elektromagnete und befestige sie an zwei Stangen (gleiche Masse), so dass der erste an der Mitte der ersten Stange und der zweite am Ende der zweiten Stange befestigt wird. Jetzt bringe ich sie näher und schalte den Strom ein. Wenn dies geschieht, stoßen sich die beiden Stäbe aufgrund der Magnetkraft ab und bewegen sich weg (so angeordnet).

Wie hoch ist nun die Energie und der Impuls in beiden Stäben, wenn keine Verluste berücksichtigt werden?

Der zweite Stab hat sowohl Drehimpuls als auch linearen Impuls und der erste Stab hat nur linearen Impuls. Wie kann man in diesem Fall die Impulserhaltung erklären?

Im Bild stellen grüne Rechtecke die Elektromagnete und schwarze Rechtecke die Stäbe dar

Können Sie ein Diagramm zeichnen, um zu zeigen, was passiert? Aus Ihrer Beschreibung geht nicht hervor, welche Geometrie Sie verwenden.
Ich habe das Bild hinzugefügt. @John Rennie
Ich denke, es wird keinen Drehimpuls geben. Aber ich werde auf eine quantitative Antwort warten

Antworten (1)

Sie nehmen an, dass der Drehimpuls des rechten Stabes Null ist, nachdem sich die Stäbe getrennt haben, aber das ist nicht so. Betrachten Sie dieses Diagramm, das die Stäbe vorher und nachher zeigt:

Stangen

Der Drehimpuls wird immer um einen Bezugspunkt herum gemessen. Jeder Referenzpunkt kann verwendet werden, aber der Einfachheit halber habe ich den Schwerpunkt der beiden Stäbe gewählt und diesen mit dem roten Punkt markiert.

Sobald sich die Stäbe getrennt haben, erwarten wir, dass sich der rechte Stab nach rechts bewegt und sich nicht dreht, während sich der linke Stab nach links bewegt und sich gegen den Uhrzeigersinn dreht. Der Punkt ist, dass der Drehimpuls die Geschwindigkeit multipliziert mit dem normalen Abstand zum Bezugspunkt ist. Das bedeutet, dass der rechte Stab einen Drehimpuls ungleich Null hat und sein Drehimpuls gleich und entgegengesetzt zum Gesamtdrehimpuls des linken Stabs ist.

Diese Antwort ist wirklich hilfreich. Ich habe Zweifel, wie wir den linearen Impuls messen. Verwenden wir einen Referenzpunkt, wie Sie ihn hier erklärt haben.
@SanthiKabir: Wir verwenden keinen Referenzpunkt zum Messen des linearen Impulses, aber wir verwenden einen Referenzrahmen. Zum Beispiel bin ich stationär, während ich das hier tippe, also ist mein Momentum null. Aber Moment mal, in meinem Breitengrad bedeutet die Rotation der Erde, dass sich die Oberfläche mit etwa 290 m/s bewegt, also sollte mein Impuls nicht das 290-fache meiner Masse sein? Aber dann umkreist die Erde die Sonne mit etwa 30.000 m/s, sollte mein Impuls also nicht das 30.000-fache meiner Masse betragen? Usw. Um den linearen Impuls zu definieren, müssen wir unseren Rahmen spezifizieren. Unabhängig davon, welchen Rahmen wir verwenden, bleibt der Gesamtimpuls jedoch immer erhalten.
Impuls und Energie der Stäbe
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v