Als ich heute einen Test machte, stieß ich auf eine faszinierende Frage, die Frage kam in zwei Teilen. Der erste Teil, den ich recht einfach beantwortete, handelte davon, ob mechanische Energie bei einem inelastischen Stoß erhalten bleibt, wenn das System, bestehend aus zwei Objekten, auf der Erde geschlossen und isoliert ist. Ich wusste, dass es nicht konserviert wurde, da nach der vollkommen unelastischen Kollision der beiden Objekte etwas Wärme erzeugt wird. Der zweite Teil der Frage hat mich jedoch unsicher gemacht. Der zweite Teil der Frage fragte, ob mechanische Energie erhalten bleibt, wenn das System Erde ist und die beiden Objekte danach vollkommen unelastisch kollidieren. Ich war mir über die Definition des Begriffs mechanische Energie unsicher.
Wie in diesem https://www.khanacademy.org/science/physics/linear-momentum/elastic-and-inelastic-collisions/a/what-are-elastic-and-inelastic-collisions , bei einer unelastischen Kollision, die Teilchen ihre Form und Größe nach der Kollision nicht vollständig wiedererlangen. Ein Teil der mechanischen Energie wird von den kollidierenden Partikeln in Form von potentieller Verformungsenergie zurückgehalten. Daher bleibt die kinetische Energie der Partikel nicht länger erhalten und wird in etwas anderes umgewandelt, das ist normalerweise Wärme. In Abwesenheit äußerer Kräfte gilt das Gesetz der Erhaltung des linearen Impulses jedoch immer noch.
Kollisionen werden als perfekt elastisch bezeichnet, wenn die Teilchen aneinander haften und sich mit gleicher Geschwindigkeit bewegen. Der Impuls bleibt hier natürlich erhalten, aber in diesem Fall geht maximale kinetische Energie verloren.
Nehmen Sie zum Beispiel eine Kugel, die an einem an einer Feder hängenden Block hängen bleibt. Wenn die Kugel den Block trifft, werden die Kugel und der Block heiß. Dies ist in Wirklichkeit immer noch eine Form von kinetischer Energie, aber jetzt ist es das zufällige Wackeln von Molekülen. Dies wird nicht als mechanische Energie betrachtet, da sie nicht leicht für mechanische Zwecke verwendet werden kann.
Der Verlust an mechanischer Energie ist einstellungsunabhängig.
Bei Stößen bleibt die Gesamtenergie erhalten. Bei elastischen Stößen bleibt der kombinierte KE der kollidierenden Objekte durch den Stoß unverändert. Bei einer inelastischen Kollision wird ein Teil der kinetischen Energie der kollidierenden Objekte in andere Energieformen wie Schall und Wärme umgewandelt, sodass der KE reduziert wird.
Die Schall- und Wärmeenergie wird nicht als mechanische Energie eingestuft, da sie effektiv abgeführt wird und nicht mehr für die Arbeit verwendet werden kann.
Ich war mir über die Definition des Begriffs mechanische Energie unsicher.
Die mechanische Energie ist definiert als die Summe der kinetischen und potentiellen Energie eines Systems.
Der zweite Teil der Frage fragte, ob mechanische Energie erhalten bleibt, wenn das System Erde ist und die beiden Objekte danach vollkommen unelastisch kollidieren.
Wie Sie richtig angemerkt haben, wurde nach dem inelastischen Stoß die kinetische Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Wenn Sie Ihr System als die Erde und die beiden kollidierenden Objekte (die stecken bleiben) betrachten, gibt es keine Energie, die die Systemgrenze überschreitet. Das bedeutet, dass die Energie des Systems erhalten bleibt.
Die mechanische Energie bleibt jedoch nicht erhalten, da die kinetische Energie vor und nach dem Stoß nicht gleich ist. Diese Tatsache impliziert, dass die mechanische Energie vor und nach der Kollision nicht gleich ist (ich arbeite mit 1D-Kollisionen, sodass die potentielle Energie vor und nach der Kollision Null ist). Beachten Sie, dass KE in Wärmeenergie umgewandelt wird, die nicht in der Definition der mechanischen Energie enthalten ist.
Nathaniel Barnhill
JEB
Garyp
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Jerry Wu