Betrachten Sie zwei Körper A (schwarz) und B (rot) mit gleicher Masse. A bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit auf das stationäre B zu. Zu einem bestimmten Zeitpunkt kollidieren sie elastisch, Und ( = Anfangsgeschwindigkeit; = Endgeschwindigkeit)
In dem Moment, in dem B beginnt, sich zu bewegen, . Aber wie kann ? Ist diese Logik richtig?
Auch,
Newtons erstes Gesetz
Ein ruhendes Objekt bleibt in Ruhe und ein bewegtes Objekt bleibt mit der gleichen Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung in Bewegung, es sei denn, es wirkt eine unausgeglichene Kraft auf es ein.
Das Newtonsche Gesetz besagt, dass Kraft benötigt wird, um den Ruhe- oder Bewegungszustand eines Körpers zu ändern. Wirkt auf B eine Kraft ? Wenn ja, wie groß ist dann diese momentane Kraft, die B in Bewegung versetzt?
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ich nahm beim Finden weil ich dachte, dass sich die Geschwindigkeit von B augenblicklich von 0 auf 4 ändert.
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Nun, wie @bobie sagte, Der Transfer von A nach B braucht Zeit, was er an einem Beispiel demonstrierte. Er benutzte Stahlkugeln und berechnete die Geschwindigkeit, mit der propagiert, dh die Schallgeschwindigkeit in Stahl. Wir wissen, dass die von A verursachten Vibrationen das andere Ende von B erreichen müssen , damit sich Körper B bewegen kann . Was aber, wenn A und B nur einzelne Teilchen sind? Würde dann nicht in einem Augenblick von Teilchen A nach B reisen , da es keine Zwischenteilchen gibt? Würde es noch etwas Zeit für benötigen zum anderen Ende von B ausbreiten ?
Was hier wirkt, nennt man Impuls
Angenommen, die Kugeln A, B bestehen aus Edelstahl und (m = 0,1 kg r = 0,03 m) A hat v = 4 m/s, B ist in Ruhe (v = 0, p = 0), sie kollidieren in 1-D. Da die Masse gleich ist, bleibt A stehen und gibt B seine gesamte Geschwindigkeit und seinen Impuls p = (v = 4 * m = 0,1 kg) = 0,4 kg m/s:
Daher dauert die Kollision grob geschätzt d (= 2r = 2 * 0,03 =) 0,06 / v = 6000 = 0,00001 s (oder einen beliebigen Wert, da der Wert nur ein Hinweis ist und die Kraft als Sie werden unten sehen, ist nominal). Sie können die ausgeübte Kraft herausfinden
Diese eigentümliche Beschreibung beruht auf der Tatsache, dass die Definition von „Kraft“ der Schwerkraft nachempfunden war, die eine Kraft mit konstanter Beschleunigung ist , und es schwierig war, mit anderen Kräften umzugehen, die nur Geschwindigkeit (und folglich Impuls) liefern. Hier finden Sie eine gründliche Analyse der historischen Gründe für die Newtonsche Definition von Kraft, KE und Arbeit und eine konzeptionelle Analyse von Impuls hier
Wenn wir eine perfekt elastische Kollision betrachten, würde die Kollision nicht 0 Sekunden dauern ? Bedeutung wird undefiniert sein, ebenso wie die (Gewalt). – Die Pragmatik
Nein, die Kollision dauert so lange, wie KE braucht, um das andere Ende des Balls zu erreichen. Wenn Sie eine intuitive Erklärung dafür wollen, denken Sie einfach, KE kann nicht drücken, sondern nur ziehen. Es ist wie eine Lokomotive, die an die Spitze eines Zuges fährt. Eine rationalere Erklärung ist, dass sich die Masse am anderen Ende nicht bewegen kann, bis sie ihren gerechten Anteil an KE erhält
Was aber , wenn A und B nur einzelne Teilchen sind ? Würde Ek dann nicht sofort von Teilchen A nach B reisen, da es keine Zwischenteilchen gibt? Würde es noch einige Zeit dauern, bis Ek sich zum anderen Ende von B ausbreitet?
Auch Teilchen haben einen Durchmesser. Ein Augenblick ist es nicht Zeit, wie Bright Magus in einem Kommentar gezeigt hat. Keine Zeit = keine Veränderung. Aber auch hier spielt die Zeit keine Rolle, da keine Kraft wirkt, sonst wäre es wahnsinnig groß.
"... das Konzept des Impulses , das mir wie eine Handbewegung erscheint , um Kräfte zu erklären , die aus welchen Gründen auch immer erscheinen und verschwinden." - luk32
Ja, ich habe es vermieden, das explizit zu erwähnen, weil es einige hochnäsige Gedanken hervorrufen könnte: Das Konzept des Impulses ist ein umständlicher Versuch, den Austausch von KE und Impuls mathematisch zu beschreiben. Es ist nur ein Feigenblatt , ein Trick, ein Kunstgriff, um eine Lücke in der Newtonschen Physik zu füllen. Eine suggestive, unterschwellige Botschaft wird geschickt an den Schüler gesendet, indem zu „Impuls“ das Tag „einer Kraft “ hinzugefügt wird, um zu suggerieren, dass es sich um eine Art Kraft handelt, aber sie hat nicht die Einheiten.
In der Praxis wird es tatsächlich als augenblickliche Kraft angesehen, die auf diese Weise eine willkürliche Idealisierung fester Körper betreibt: Der Begriff 'augenblicklich' selbst ist nicht wissenschaftlich, da ein ' Augenblick ' nicht definiert ist: In der Alltagssprache ist es nur eine kurze Zeit , in verschiedenen Disziplinen kann sie [unterschiedliche Werte haben, siehe z. B. hier : "...Momentane Kraft ist für uns diejenige, die in weniger als 30 Sekunden zerstört wird ..."
80kN
warum ist der Ball dann nicht abgeschossen? Es muss eine andere Kraft gegeben haben, die es während der Kollision aufgehoben hat. Ich glaube nicht, dass der Mechanismus der Impulsübertragung durch die Newtonsche Physik erklärt wird. Allerdings nicht 100% sicher. Außer natürlich für das Konzept des Impulses , das mir wie eine Handbewegung erscheint, um Kräfte zu erklären, die aus welchen Gründen auch immer erscheinen und verschwinden.Sicher. Ein elastischer Stoß ist lediglich ein idealisierter Vorgang, der in der Natur nie vorkommt. Auf mikroskopischer Ebene bestehen die beiden Körper aus Atomen. Die Elektronenhüllen dieser Atome enthalten Elektronen. Da sich negative Ladungen gegenseitig abstoßen, stoßen sich die beiden Körper auf glatte Weise ab (es wirkt eine umgekehrte quadratische Kraft).
Manisherde