Angenommen, ich habe 2 Blöcke, sagen A und B, die durch Federn verbunden und in Ruhe sind, und es gibt einen dritten Block C, der mit A kollidiert. Ist es richtig, die Impulserhaltungsgleichung für dieses Ereignis zu verwenden?
Ich bin verwirrt, weil, wenn der Block A kollidiert, das heißt, wenn der Prozess andauert, der A an Geschwindigkeit gewinnt (beschleunigt), infolgedessen Kraft auf die Feder ausübt und die Feder die gleiche Kraft zurück ausübt auf der Block. Es wirkt also eine äußere Kraft darauf, die mich davon abhält, die Erhaltungsgleichung zu verwenden.
Also, wenn dies ein gültiger Grund ist, welche Strategie sollte ich anwenden, um die Geschwindigkeit des Blocks A herauszufinden?
Energie bleibt erhalten, solange Sie die Feder als Teil des Systems betrachten. An einem bestimmten Punkt nach der Kollision haben Sie die kinetische Energie der drei Blöcke plus die potentielle Energie der Feder. Dies würde Ihnen die Informationen geben, die Sie benötigen (zusammen mit der Impulserhaltung), um herauszufinden, was Sie brauchen.
Handelt es sich um einen elastischen Stoß, ist das Problem recht komplex. Die Impulserhaltung funktioniert immer - auch bei unelastischen Stößen -, aber in dem von Ihnen beschriebenen System ist die Endgeschwindigkeit von A nicht "fest"; Sie können dies sehen, indem Sie zunächst davon ausgehen, dass der Aufprall eine verschwindend kurze Zeit dauert. In diesem Fall hat A zum Zeitpunkt der Kollision noch nicht „begonnen sich zu bewegen“, also gibt es keine Verformung der Feder und die einzige Kraft, die A spürt, ist die Kraft der Kollision mit C. In diesem Sinne können Sie behandeln die Kollision zwischen A und C, ohne sich um B oder die Feder zu kümmern.
Aber sobald die Kollision vorbei ist, beginnt sich A mit einer gewissen Geschwindigkeit zu bewegen – und dann drückt es die Feder zusammen, und die resultierende Kraft überträgt Impuls von A nach B. Nach dem Zusammendrücken beginnt sich die Feder wieder auszudehnen – im Massenmittelpunkt Rahmen, A und B oszillieren um den Massenmittelpunkt.
Wenn die Kollision eine begrenzte Zeit dauert, hat diese oszillierende Bewegung offensichtlich begonnen; Aus diesem Grund müssen Sie eine Annahme über die Dauer des anfänglichen Stoßes treffen (explizit angeben), um die Frage nach der Geschwindigkeit von A zu beantworten.
John Alexiou