Теряет обороты машина: Почему машина теряет обороты и глохнет двигатель на холостом ходу

Почему машина теряет обороты и глохнет двигатель на холостом ходу

Автор admin На чтение 2 мин Просмотров 1.4к. Опубликовано 02.08.2020

Проблема, когда автомобиль теряет обороты, известна практически каждому автовладельцу. Это может происходить, как практически как при старте, так и в процессе движения, когда машина глохнет при снижении скорости или дергается и глохнет на ходу.

Иногда при этом машина может плохо заводиться или делать это через раз, а потом мотор и вовсе перестаёт запускаться. Но каковы причины такого поведения авто и как устранить их?

Почему плавают обороты двигателя

Основных причин, когда плавают обороты двигателя, мотор подтраивает или вовсе перестаёт заводиться, немного. И большинство из них можно определить самостоятельно. Вот самые распространённые из них:

1. Неисправность свечей зажигания или высоковольтных проводов. На свечах можно заметить чёрный нагар или небольшие полоски. А высоковольтные провода проверяются мультиметром.
   

   Какие свечи зажигания лучше платиновые или иридиевые

   Если подключить этот прибор к ним, то показания должны быть равны 3,5 – 10 Ом. Точные данные можно узнать на маркировке проводов или в инструкции по эксплуатации автомобиля.

   Также иногда в тёмное время суток при работе мотора можно увидеть искру на высоковольтниках. Кроме того, не редкость и их видимые повреждения, которые заметны на глаз;

2. Топливный фильтр. Иногда он может быть некачественным изначально или его не меняли слишком долго;
3. Засорение инжектора. Для его проверки желательно провести диагностику в сервисе;
4. Неисправный бензонасос. При выходе его из строя может также ухудшаться динамика или автомобиль начинает самостоятельно замедляться и ускоряться во время езды. Также со временем он будет заводиться всё хуже и хуже;
5. Датчик скорости. Эта причина характерна для некоторых отечественных машин. Её признаком служит также самостоятельное увеличение оборотов примерно с 850 до 1000-1100;
6. Неправильная регулировка карбюратора или его засорение. Естественно, это относится лишь к карбюраторным автомобилям, которые по-прежнему в небольшом количестве остались на российских дорогах.

Что делать если плавают обороты двигателя

Устранить большинство неисправностей, связанных с падением оборотов, можно своими силами.

Чаще всего приходится менять свечи, высоковольтные провода или топливный фильтр.

Нередко может потребовать замены и бензонасос либо датчик скорости у автомобиля российского производства.

При должном опыте можно своими силами выполнить промывку инжектора и настройку карбюратора. Но при отсутствии оного лучше доверить эту работу специалистам.

У двигателя плавают обороты холостого хода

Рубрика: Двигатель | Опубликовано: 28 Август 2005

Обычно этот эффект возникает у двигателей с электронным впрыском топлива и связан, как уже говорилось, с нештатным подсосом воздуха. Дело в том, что двигатели с впрыском имеют блок управления, или как его еще называют, компьютер. Этот компьютер обсчитывает количество воздуха, поступающего в цилиндры и, учитывая состояние еще ряда датчиков, открывает на то или иное время электромагнитные клапаны инжекторов (или одного инжектора, если система Ci). И вот, когда поступает “лишний” воздух, а датчик положения дроссельной заслонки “говорит”, что его не должно быть, датчик температуры – что двигатель уже вышел из режима прогрева и топлива надо лить поменьше, в результате у “того компьютера” “крыша едет”, он не знает, что ему с этим “лишним” воздухом делать.

Вся эта ситуация приводит к тому, что обороты двигателя периодически начинают изменятся: то 800 об/мин, то 1200 об/мин, и так с периодом около 3-х секунд. Можно также сказать, что в этом случае нарушается автоматическое регулирование системы питания.

Поступаем мы в этой ситуации просто. Сначала пытаемся закрутить винт регулировки оборотов. Этим мы перекрываем отверстие, через которое поступает воздух для работы на нестабильном режиме. Тогда может так совпасть, что “лишний” воздух как раз и обеспечит работу на этом режиме. Если эта операция не даст желаемого результата, то с помощью пассатижей по очереди пережимаем все резиновые трубки. Если при пережатии какой-нибудь трубки обороты двигателя выровняются и станут стабильными, значит, надо разъединить эту трубку (снять с патрубка) и определить, затыкая отверстие пальцами, откуда, с какой стороны, происходит поступление “лишнего” воздуха. После этого по трубке “подходим” к какому-нибудь устройству. Здесь надо будет разобраться, что это за устройство и почему оно пропускает воздух. Скорее всего это будет пусковое устройство, устройство для поддержания оборотов или какой-нибудь клапан, чаще всего клапан вентиляции картера двигателя. Первые два устройства сделаны для того, чтобы через них в тех или иных случаях во впускной коллектор поступал воздух в обход дроссельной заслонки. По количеству этого воздуха блок управления должен добавить топлива, если это количество согласуется с показаниями других датчиков.

Но если, например, двигатель уже перегрелся, а сильфон в прогревном устройстве не закрыл свой клапан, и через него по-прежнему поступает воздух в коллектор в обход дроссельной заслонки, то этот воздух становится “лишним”. У некоторых двигателей (Toyota 1G) прогревное устройство сделано как одно целое с блоком дроссельной заслонки (на двигателе 10 оно расположено снизу, под блоком дроссельной заслонки) и тогда никаких резиновых трубок нет.

Если при “плавающих оборотах” вы пережали по очереди все резиновые трубки, а результата никакого, смело можно снимать воздуховод перед блоком дроссельной заслонки. В трубе, перед дроссельной заслонкой вы увидите отверстие диаметром около 1 см, через которое и поступает воздух в обход дроссельной заслонки. Заведите двигатель и заткните это отверстие пальцем. Тут есть один момент. Двигатели с впрыском обязательно содержат устройство для измерения количества всасываемого воздуха. Это может быть расходомер на впускном трубопроводе после воздушного фильтра (механический у фирмы Toyota и др.

и тепловой у Nissan и др.) или датчик вакуума после дроссельной заслонки. Если на впускном воздуховоде после воздушного фильтра есть какие-нибудь “штуковины”, к которым подходит более трех проводов, значит, у вас стоит датчик воздуха или расходомер, и, сняв трубопровод, по которому воздух подается к дроссельной заслонке, вы этот датчик выключите из работы всей системы впрыска, что может сделать (и, скорее всего, сделает) невозможной работу двигателя. Если обороты двигателя сразу станут нормальными, то можно попытаться брызнуть в это отверстие каким-нибудь аэрозолем для чистки карбюраторов и тут же заглушить двигатель. Затем еще раз в отверстие залить очиститель и, дав двигателю постоять минут 15, завести его. Иногда это помогает, и клапан прогревного устройства опять начинает нормально работать. Если же ничего не меняется, то надо или заглушить отверстие (например, деревянным “чопиком”) и тогда у двигателя не будет прогревных оборотов, или покупать новый блок дроссельной заслонки. Хотя попытаться отремонтировать заевший шток сильфона, наверное, можно.

Вторая “штуковина” на двигателе с впрыском, которая может пропускать нештатный воздух, – это устройство принудительного повышения оборотов холостого хода. Оно на двигателе Toyota 1G-GEU установлено сверху и сразу бросается в глаза: эдакий моторчик, к которому подходят три или более проводов. На некоторых двигателях могут подходить только два провода. Это устройство вы всегда “вычислите”, если проследите по трубке, пережимание которой нормализует работу двигателя. В момент запуска это устройство открывает клапан, и, после того как двигатель заведется, закрывает. Оно используется для принудительного повышения оборотов, например, при включении кондиционера, при запуске двигателя, при повышении нагрузки на двигатель. Когда клапан “не держит”, а это легко выяснить, пережав подходящую к нему трубку, то можно попытаться разобрать его и почистить, может быть установить прокладку, заменить торик. Но на многих двигателях эти устройства могут быть неразборными, тогда выход один – менять.

Третья причина “плавания” оборотов, которая встречалась на двигателях с впрыском, это заедание клапана вентиляции картера двигателя. Можно не мудрствуя снять трубку вентиляции и заткнуть ее, а на патрубок, находящийся на клапанной крышке, просто надеть резиновую трубку и опустить ее вниз. Ездят же русские грузовики с такой вентиляцией. Но если есть желание, можно попытаться почистить этот клапан: замочить его в растворителе и продуть воздухом. Иногда это помогает.

У карбюраторных двигателей причиной “плавания” оборотов двигателя может быть неправильная регулировка какого-нибудь серводвигателя, который приоткрывает дроссельную заслонку в тех или иных случаях. Отвинтите регулировочные винты серводвигателя, привод которого дергается в такт с “плаванием” оборотов, и все сразу успокоится. Эта поломка встречалась только в тех двигателях, где пытались что-то регулировать, например, многие “умельцы”, чтобы найти винт регулировки холостого хода на карбюраторе (упорный винт дроссельной заслонки), крутят понемножку все винты подряд. Ради бога. Но надо же их, если двигатель на них никак не реагирует, вернуть в первоначальное состояние. А то потом окажется, что в каком-то режиме работы появляются “провалы” в газе, обороты “плавают”, большой расход топлива и так далее.

В дизельных двигателях этот дефект (“плавают” обороты) может проявляться не только на холостом ходу, но и при 1000 об/мин, и при 1500 об/мин. Причина этого до сих пор была одна – заело подвижные лопасти в питающем насосе. Заедание происходит только из-за ржавчины, а она – из-за воды в топливе. Обычно это случается с машинами, которые долго стояли. Вообще-то существуют рекомендации на тот случай, когда вы собираетесь поставить свой автомобиль с дизельным двигателем на длительную стоянку. Допустим, вам надо уезжать на месяц в командировку. Накануне отъезда залейте в топливный бак примерно литр моторного масла и последний день ездите на этом топливе. Двигатель при этом будет дымить, но зато все детали в ТНВД покроются тонкой масляной пленкой.

Автор неизвестен

Вернуться к списку статей в разделе: Двигатель

Оставьте свой отзыв!

Почему двигатель захлебывается при нажатии на педаль газа? – Иксора

Проблему, при которой двигатель захлебывается при нажатии на педаль газа, нельзя назвать редкой. Водители довольно часто сталкиваются с ситуацией, когда при нажатии на «газ» мотор автомобиля глохнет, перестает набирать обороты, захлебывается и т.д.

Рассмотрим причины, по которым двигатель начинает захлебываться при нажатии на педаль газа.

Найти источник проблемы можно по проявившимся вместе с ней симптомам:

1. Если автомобиль эксплуатируется в условиях повышенной влажности, и при этом двигатель глохнет при нажатии на педаль газа «на холодную», причиной проблемы может явиться банальное попадание влаги.

При влажной погоде конденсат иногда скапливаются на внутренней стороне крышки распределителя зажигания. В таких случаях мотор без нареканий работает на холостых оборотах, а проблема проявляется только при нажатии на педаль газа. Обуславливается это тем, что в момент подгазовки работа распределителя ускоряется, и элемент пропускает больший объем электричества. Однако, скопившийся внутри крышки конденсат вызывает сбой, и на свечах зажигания формируется слабая искра, и, как следствие, мотор захлебывается.

Чтобы быть уверенным в источнике проблемы, проверьте, проявляется ли она на хорошо прогретом двигателе и в сухую погоду.

1. Если в топливной системе нет вакуума, т.е. появляется подсос воздуха, двигатель также начинает захлебываться. В этом случае проблема актуальна как на холодном, так и на прогретом агрегате.
2. Если мотор автомобиля захлебывается при нажатии на педаль газа, необходимо также уделить внимание состоянию датчика положения дроссельной заслонки. Если этот датчик выходит из строя, то система ЭБУ перестает подавать оптимальные объемы топлива. Таким образом, может подаваться как несоответствующее количество горючего, так и система может вообще не инициировать впрыск. Частым признаком подобной проблемы является горящий индикатор «check engine».

Стоит отметить также то, что если вы недавно провели чистку дроссельной заслонки, и после этого отметили появление проблемы с двигателем, то для исправления проблемы дроссельную заслонку необходимо дополнительно калибровать.

1. Качество искрообразования также требует пристального внимания. Неисправная работа свечей напрямую влияет на этот параметр, в результате чего мотор глохнет при нажатии на газ.
2. Воздушный и топливный фильтры также нуждаются в проверке состояния. Если эти элементы забиваются загрязнениями и перестают выполнять свои функции, это может сильно повлиять на состав топливно-воздушной смеси. При этом насос перестает подавать топливо в должном объеме, что приводит к неправильной подаче топлива и воздуха. Как следствие – мотор захлебывается при нажатии на педаль газа.
3. Если блок управлениям двигателем (ЭБУ) начинает сбоить, то нарушается работа многих систем автомобиля, в том числе нарушается работа питания и зажигания. Неисправный ЭБУ перестает осуществлять переход в режим работы под нагрузкой, в следствие чего после нажатия на педаль газа мотор глохнет.

Чтобы избежать многих проблем в работе автомобиля, достаточно регулярно проводить техосмотр, согласно требованиям автопроизводителя, а также вовремя осуществлять замену расходников. Приобрести запчасти и аксессуары для своего автомобиля быстро и по привлекательной цене вы всегда можете в магазине IXORA. Если вы не уверены в выборе необходимой запчасти, наши эксперты с легкостью помогут подобрать подходящие детали под вашу модель автомобиля.

Если вы столкнулись с необходимостью замены свечей зажигания, советуем приобретать только детали, рекомендованные к установке производителем автомобиля. Все необходимые автокомпоненты можно приобрести в магазине IXORA, а подобрать подходящую деталь могут профессиональные менеджеры.

Производитель	Номер детали	Наименование
BOSCH	0242229630	Свеча зажигания для Hyundai Grandeur, 0242229630
BOSCH	0242229654	Свеча зажигания для Renault Sandero, 0242229654
BOSCH	0242229656	Свеча зажигания для Toyota Corolla E70, 0242229656
MAZDA	L3Y418110	Свеча зажигания MAZDA L3, L3Y418110
NGK	2300	Свеча зажигания для Mercedes Benz W210 E-Klasse, 2300
NGK	3028	Свеча зажигания для Chevrolet Spark, 3028
LAVR	4120	Свеча зажигания Toyota Corona, 4120
NGK	1662	Свеча зажигания для Toyota Previa, 1662

  * Применяемость деталей конкретно для Вашего автомобиля уточняйте у менеджеров по телефону: 8 800 555-43-85 (звонок по России бесплатный).

Полезная информация:

Получить профессиональную консультацию при подборе товара и подробную информацию по всем интересующим Вас вопросам можно позвонив по телефону – 8 800 555-43-85 (звонок по России бесплатный).

Веб-сайт класса физики

Задняя часть грузовика

Неупругое столкновение

Столкновения между объектами регулируются законами количества движения и энергии. Когда столкновение происходит в изолированной системе, полный импульс системы объектов сохраняется. При условии, что на объекты не действуют чистые внешние силы, импульс всех объектов до столкновения равен импульсу всех объектов после столкновения.Если в столкновении участвуют только два объекта, то импульс, потерянный одним объектом, равен импульсу, полученному другим объектом.

Некоторые столкновения называются упругими столкновениями. Упругие столкновения – это столкновения, в которых сохраняются как импульс, так и кинетическая энергия. Полная кинетическая энергия системы до столкновения равна полной кинетической энергии системы после столкновения. Если полная кинетическая энергия не сохраняется, то столкновение называется неупругим.

На анимации ниже показано неупругое столкновение грузовика массой 3000 кг и автомобиля массой 1000 кг. Скорости и импульс до и после столкновения показаны в таблицах данных.

При столкновении грузовика и автомобиля общий импульс системы сохраняется. Перед столкновением импульс грузовика составляет 60000 кг * м / с, а импульс автомобиля составляет 0 кг * м / с; общий импульс системы составляет 60000 кг * м / с. После столкновения импульс грузовика составляет 45000 кг * м / с, а импульс автомобиля – 15000 кг * м / с; общий импульс системы составляет 60000 кг * м / с.Общий импульс системы сохраняется. Потерянный грузовиком момент (15000 кг * м / с) получает автомобиль.

Анализ кинетической энергии двух объектов показывает, что общая кинетическая энергия системы до столкновения составляет 600000 Дж (600000 Дж для грузовика плюс 0 Дж для автомобиля). После столкновения общая кинетическая энергия системы составляет 450000 Дж (337500 Дж для грузовика и 112500 Дж для легкового автомобиля). Полная кинетическая энергия до столкновения не равна полной кинетической энергии после столкновения.Часть кинетической энергии преобразуется в другие формы энергии, такие как энергия звука и тепловая энергия. Столкновение, при котором общая кинетическая энергия системы не сохраняется, называется неупругим столкновением.

---

Для получения дополнительной информации о физических описаниях движения посетите The Physics Classroom Tutorial. Подробная информация доступна по следующим темам:

Импульс

Принцип сохранения импульса

Изолированные системы

Сохранение импульса при столкновениях

Кинетическая энергия

упругих и неупругих столкновений

упругих и неупругих столкновений

Типы столкновений

Столкновение – это событие, в котором импульс или кинетическая энергия переносится с одного объекта на другой. 2. Связь между кинетической энергией и массой. является линейным, что означает, что автомобиль, масса которого вдвое больше, имеет в два раза больше кинетическая энергия. Связь между кинетической энергией и скоростью экспоненциальна, Это означает, что по мере увеличения скорости кинетическая энергия резко возрастает.

В физике существует два основных типа столкновений: упругие и неэластичный. Неупругие столкновения возникают, когда два объекта сталкиваются и не отскакивать друг от друга.

Импульс сохраняется, потому что полный импульс обоих объектов до и после столкновения то же самое. Однако кинетическая энергия не сохраняется. Часть кинетической энергии преобразуется в звук, тепло и деформацию объекты. Столкновение с автомобилем на высокой скорости – это неупругое столкновение. В приведенном выше Например, если вы рассчитали импульс автомобилей перед столкновением и сложив их вместе, он будет равен импульсу после столкновения, когда две машины склеены. Однако, если вы рассчитали кинетическую энергию до и после столкновения вы обнаружите, что некоторые из них были преобразованы к другим формам энергии.

Упругое столкновение происходит, когда два объекта “подпрыгивают”. при столкновении. Два резиновых мяча – хороший тому пример.

При упругом столкновении сохраняется как импульс, так и кинетическая энергия. Почти энергия не теряется на звук, тепло или деформацию. Деформируется первый резиновый мяч, но затем быстро возвращается к своей прежней форме и переносит почти все кинетическая энергия второго шара.

Бампер автомобиля работает по этому принципу для предотвращения повреждений. На низкой скорости при столкновении кинетическая энергия достаточно мала, чтобы бампер мог деформироваться и затем отскочите назад, передав всю энергию прямо обратно в движение. Почти энергия не преобразуется в тепло, шум или повреждение кузова автомобиля, так как это было бы при неупругом столкновении.

Однако автомобильные бамперы часто разрушаются, если скорость достаточно высока, и не использовать преимущества упругого столкновения. Логично, что если вы собираетесь столкнуться с чем-то на большой скорости, лучше позволить кинетической энергии, чтобы смять бампер при неупругом столкновении, чем позволить бампер сотрясает вас, когда ваша машина подпрыгивает при упругом столкновении. Изготовление их бамперы таким образом приносят пользу автомобильным компаниям: они могут продать вам новый бампер, и вы не можете подать в суд на них за хлыстовую травму.

задний

Импульс и столкновения – из Physclips

Импульс сохраняется, в хорошем приближении, во многих столкновениях.Эта страница поддерживает мультимедийный учебник Momentum. Эта страница является одним из трех приложений к разделу импульсов Physclips. В нем представлены некоторые клипы и анимации с элементами управления воспроизведением и паузой, а также приведены некоторые фрагменты столкновений воздушных треков с их анализом. В нем также есть несколько примеров, не используемых в мультимедийном руководстве. Импульс – произведение массы и скорости Импульс определяется * как произведение массы и скорости.Для частицы массы m и скорости v импульс p равен m v . Импульс – это вектор, потому что скорость – это вектор, а масса – скаляр. (* Строго говоря, мы должны отметить, что при очень высоких скоростях необходимо учитывать релятивистский фактор γ: p = γmv. Краткое введение в релятивистскую механику см. В Einstein Light.) Ваш браузер не поддерживает видео тег. Помните, что, хотя импульс пропорционален скорости, кинетическая энергия (= ½mv 2 ) пропорциональна квадрату скорости.Таким образом, скорость (пропорционально) более важна для кинетической энергии, а масса (пропорционально) более важна для количества движения. Человек 100 кг, бегущий на 10 мс -1 , имеет кинетическую энергию 5000 Дж. (Большая) пуля массой 40 г и скоростью 500 мс -1 также имеет кинетическую энергию 5000 Дж. импульс имеет величину 1000 кгм.с -1 , в то время как величина импульса пули составляет всего 20 кгм.с -1 . Обратимся к источнику: Ньютон не использовал кинетическую энергию, но он использовал импульс, который он назвал «количеством движения».Он написал: « Quantitas motus est mensura ejusdem orta ex velocitate et Quantite materi consunctim. »или« Количество движения – это мера того же самого, возникающая из скорости и количества материи вместе ». Затем он использовал это, чтобы написать наиболее общую версию 1-го и 2-го законов: « Mutationem motus ratioalem esse vi motrici impression, & fieri secundum lineaum rectam qua vis illa imprimitur». ‘или’ Изменение движения всегда пропорционально приложенной движущей силе; и производится в направлении правой линии, в которой действует эта сила.Давайте теперь сделаем это в алгебре и современных обозначениях: Законы Ньютона и сохранение количества движения Одно уравнение теперь может дать все три закона движения Ньютона. Полная внешняя сила F , действующая на систему, равна скорости изменения ее количества движения во времени: Для объекта с постоянной массой это дает версию первого и второго законов Ньютона, введенных ранее, то есть F = m a . Из F = d p / dt следует два важных вывода. Первый – это закон сохранения импульса : Если общая внешняя сила F равна нулю, то импульс сохраняется . Условное предложение чрезвычайно важно. Если вы сидите в кресле, ваш импульс, вероятно, очень близок к нулю. Когда вы встаете и уходите, ваш импульс равен , а не нулю.Импульс, как правило, равен , а не сохраняется . Когда вы начинаете ходить, вы толкаете Землю, а она толкает вас в противоположном направлении. Итак, на вас действует внешняя сила. Импульс сохраняется, только если общая внешняя сила равна нулю . Если система, которую вы считаете достаточно большой, то любые силы будут внутренними, а не внешними. Это показано на следующем рисунке, который, конечно, не в масштабе. Автомобиль разгоняется от покоя. Инерция автомобиля не сохраняется.Однако, когда дорога толкает автомобиль вперед, колеса автомобиля также толкают землю дороги в противоположном направлении. Таким образом, автомобиль набирает скорость вправо, а Земля – ​​влево, равную по величине. Итак, из-за этого взаимодействия * импульс системы автомобиль-Земля не изменяется. Конечно, Земля имеет такую ​​большую массу, что мы не замечаем (дополнительного) ускорения Земли из-за силы, прилагаемой автомобилем. (Масса Земли примерно в 10 22 раз больше массы автомобиля, поэтому изменение скорости Земли в этот раз меньше.Обратите внимание, что и автомобиль, и дорога создают крутящий момент относительно центра Земли, так что и Земля, и автомобиль изменяют свой угловой момент относительно этой точки. Подробнее о крутящих моментах в разделе о вращении. (Пока автомобиль ускоряется относительно Земли, другие внешние силы, такие как гравитационные силы, действующие со стороны Солнца и Галактики, действуют как на Землю, так и на автомобиль. ) Ваш браузер не поддерживает видео тег. Помня, что мы использовали F для общей внешней силы, давайте запишем наше уравнение как F external = d p / dt. Второй вывод, который мы делаем из этого, – это третий закон Ньютона. Если мы применим это уравнение к каждой частице в системе и сложим все уравнения, мы получим F всего = d p / dt. Полная сила – это сумма внутренних и внешних сил, поэтому полная внутренняя сила в любой системе равна нулю.Это, пожалуй, наиболее элегантное утверждение третьего закона Ньютона, и его можно пересмотреть здесь или в этом разделе Physclips. Таким образом, мы увидели, что суммирует все три закона Ньютона. Мощное уравнение. Силы при столкновениях велики Столкновение – это название процесса, во время которого два или более объекта оказывают друг на друга относительно большие силы в течение относительно короткого времени. Удар ракеткой по мячу является ярким примером столкновения: до и после контакта силы между ракеткой и битой очень малы по сравнению с силой, действующей во время контакта, в течение периода, намного меньшего, чем секунда.Менее ясен, но все же астрономы называют его столкновением, маневр “ рогатки ”, при котором зонд дальнего космоса кратковременно взаимодействует с Юпитером (или другой гигантской планетой): в течение нескольких дней их гравитационное взаимодействие велико, и они обмениваются некоторым импульсом. . Давайте посмотрим на столкновения с участием автомобилей, потому что по деформациям мы видим, что в них участвуют довольно большие силы. Из просмотра видеоролика ниже мы оценили, что это столкновение создает силы между автомобилем и барьером в несколько сотен кН.Вес автомобиля (исключая городские штурмовые машины) обычно составляет около 10 кН. Ваш браузер не поддерживает видео тег. Предположим, что две машины, каждая массой m в одну тонну, каждая движется со скоростью 60 км / ч, сталкиваются лицом к лицу и остаются в контакте после столкновения. Из-за симметрии оба впоследствии остаются неподвижными. Предположим, что зона деформации каждого автомобиля сокращена на x = 0,5 м, что представляет собой расстояние Δs, которое каждая из них проходит во время столкновения.Пусть величина среднего ускорения при столкновении равна a. Величина средней силы, прилагаемой каждой машиной к другой во время этого столкновения, равна ma. Из кинематики мы можем записать a = Δ (v 2 ) / (2Δs). Замена дает среднее усилие 300 кН. Сравните эти большие внутренние силы с внешними: вес каждой машины составляет 10 кН. Сила трения, действующая на каждый автомобиль (при условии жесткого торможения в хороших дорожных условиях), примерно одинакового размера, как показано стрелками в нашей анимации (о трении см. Вес и сила контакта). Ваш браузер не поддерживает видео тег. Часто можно пренебречь влиянием внешних сил во время столкновения . Когда вы делаете такое приближение, вы всегда должны указывать его явно. Соответствующее утверждение может быть таким: «Во время столкновения внешние силы незначительны, поэтому импульс системы сохраняется». Последствия столкновения людей Обратите внимание на важность x в приведенном выше вычислении: большая зона деформации дает меньшее усилие на автомобиль .А как насчет сил, нанесенных его обитателям? Если вы не пристегнуты ремнем безопасности, то, когда автомобиль начинает замедляться во время столкновения, вы продолжаете двигаться с начальной скоростью до тех пор, пока какая-то часть вас, например, ваша голова, не столкнется с каким-то другим объектом, например с окном, рулевое колесо и т. д. В этом случае x для вашей головы может зависеть от того, насколько сильно деформируется ваша голова. Если вы пристегнуты ремнем безопасности, то расстояние, на котором ваша голова замедляется, обычно будет больше, чем расстояние, на котором автомобиль замедляется.Большее значение x дает меньшее замедление и, следовательно, меньшую нагрузку на вашу голову. Люди, находящиеся вне автомобиля, часто хуже переносят столкновения: их масса меньше массы автомобиля, поэтому они часто ускоряются больше, а зона их деформации обычно мала. Большинство современных автомобилей имеют низкий, наклонный и относительно гибкий капот (или капот) спереди. При столкновении пешеход или велосипедист отскакивает от этой поверхности и, если скорость не слишком велика, выживает. В некоторых более богатых пригородах больших городов Австралии и других мест существует мода ставить большие металлические решетки на передней части высоких тяжелых частных транспортных средств, используемых для поездок на работу и доставки детей в школу.Они уменьшают значение x при столкновении и, таким образом, приводят к увеличению силы на пассажиров (да, на пассажиров). Однако их воздействие на пешеходов и велосипедистов намного сильнее. Передние дуги деформируются намного меньше, чем относительно гибкая панель капота или капота. Кроме того, стержни обычно не отклоняют жертву вверх. Действительно, на уровне детской головы часто бывает планка. Трагично, что эти ненужные и опасные аксессуары вошли в моду. Наконец, один действительно важный момент: шанс попасть в серьезную аварию удваивается на каждые 5 км / ч выше 60 км / ч . См. Эту важную страницу. Сохранение импульса может включать компоненты вектора Сохранение импульса – векторное уравнение. Если все внешние силы пренебрежимо малы, то Σ p начальный = Σ p конечный , где Σ означает суммирование по всем частицам, участвующим в столкновении.Это единственное векторное уравнение дает целых три скалярных уравнения: Σ p x, начальное = Σ p x, конечное , Σ p y, начальное = Σ p y, конечное и Σ p z, начальное = Σ p z, окончание . Следующий пример включен, чтобы напомнить нам, что сохранение импульса может применяться только в одном или двух измерениях и, следовательно, только к некоторым компонентам вектора. Ваш браузер не поддерживает видео тег. Здесь внешними силами, действующими на систему молот-скейтборд, являются сила тяжести, нормальная сила и трение. Во время столкновения сила между ними намного превышает их вес, поэтому весом можно пренебречь. Обратите внимание, что у скейтборда почти нет вертикального ускорения, поэтому общая вертикальная сила на нем близка к нулю. Однако во время столкновения между скейтбордом и молотком, очевидно, возникают большие вертикальные силы, потому что молот имеет большое вертикальное ускорение. Таким образом, нельзя пренебрегать внешней нормальной силой, действующей во время этого столкновения .Таким образом, импульс не сохраняется в вертикальном направлении. Однако это не обязательно запрещает сохранение импульса в горизонтальном направлении. Если масса колес скейтборда незначительна, то импульс сохраняется в направлении x. (Фактически, трение между колесами и скамейкой должно внезапно увеличиться во время столкновения, потому что колеса катятся с разными угловыми скоростями до и после (см. Колеса и качение), и это изменение требует крутящего момента, который создается трением на скамейке.Однако при условии, что масса колес мала, эта сила будет небольшой по сравнению с силой между молотком и скейтбордом.) Вы можете проверить, насколько хорошо здесь применяется Σ p x, начальное = Σ p x, окончательное : масса молота составляет 2,0 кг, масса скейтборда – 3,5 кг, поэтому сохранение количества движения в направлении x предсказывает, что скорость доски после столкновения будет 2,0 / (2,0 + 3,5) = 0,36 раза больше x-составляющей скорости молота между моментом, когда он покинет мою руку и когда он ударится о скейтборд.Скорость пропорциональна количеству пикселей, перемещаемых за кадр. Воздушная трасса: упругие столкновения Воздушная трасса позволяет нам рассматривать столкновения в одном измерении с незначительным трением. В направляющей находится сжатый воздух, подаваемый со стороны высокого давления бытового пылесоса. Воздух выходит через небольшие отверстия в верхних поверхностях гусеницы, так что автомобили фактически являются воздушными судами: их вес поддерживается за счет избыточного давления в тонком слое между ними и гусеницей.Первые примеры – (почти идеально) упругие столкновения. Во время столкновения кинетическая энергия ненадолго преобразуется в потенциальную в пружине в конце автомобиля слева, а затем снова возвращается в кинетическую энергию. Этот процесс почти полностью обратим, поэтому столкновение почти полностью упруго. Ваш браузер не поддерживает видео тег. Красная линия показывает горизонтальное положение центра масс . Поскольку две машины имеют равную массу, центр масс находится на полпути между их центрами.В приведенном выше примере центр масс продолжает двигаться с постоянной скоростью на протяжении всего столкновения. Кинетическая энергия, связанная с относительным движением автомобилей (кинетическая энергия, измеренная относительно центра масс), на короткое время превращается в потенциальную энергию пружины в момент максимального сжатия, а затем преобразуется обратно в кинетическую энергию. Для сохранения импульса необходимо: Мы применяем это в одном измерении (по оси x или по горизонтали). Масса каждого вагона равна m, скорость в направление x – v для автомобиля слева и ноль для другого.Пусть их конечные скорости равны v 1 и v 2 соответственно, поэтому уравнение выше: так v = v 1 + v 2 (2). Поскольку столкновение является упругим , мы можем применить сохранение механической энергии. Высота не меняется, поэтому гравитационная потенциальная энергия постоянна на всем протяжении. Потенциальная энергия, кратковременно запасенная в пружине, преобразуется обратно в кинетическую, так что U начальный + K начальный = U конечный + K конечный , что дает 0 + ½ мв 2 + 0 = ½ мв 1 2 + ½ мв 2 2 , что упрощает v 2 = v 1 2 + v 2 2 (3). Итак, объединяя (2) (сохранение импульса) и (3) (сохранение энергии), получаем v 1 2 + 2v 1 v 2 + v 2 2 = v 1 2 + v 2 2 (4). Это уравнение может быть истинным, только если v 1 = 0 или если v 2 = 0. Таким образом, есть два возможных решения. Один из них – v 1 = 0 и v 2 = v, что мы видим в ролике выше: левая машина полностью останавливается, а правая машина покидает место столкновения с v.Другое решение: v 1 = v и v 2 = 0, что происходит, если они вообще не сталкиваются. (Строго говоря, второе решение возможно только в двух или трех измерениях, а не в одном.) Пример ниже показывает более общий случай: в кадре камеры начальные скорости двух автомобилей противоположны и имеют разные величины. Ваш браузер не поддерживает видео тег. Изначально автомобиль слева движется быстрее, поэтому центр масс смещается вправо, что и происходит повсюду.Однако в системе отсчета, в которой автомобиль справа был неподвижен до столкновения, это столкновение будет выглядеть так же, как и в предыдущем примере: после столкновения автомобиль слева будет стоять неподвижно. Воздушная трасса: неупругие столкновения В следующих примерах пружина заменена кусочком замазки. Деформация пружины обратима, что дает упругий удар. Деформация шпатлевки необратима: вся энергия, которая уходит на ее деформацию, теряется (в виде тепла в шпатлевке). Ваш браузер не поддерживает видео тег. Столкновение является упругим, но сохранение импульса по-прежнему применяется, поэтому, как и в первом примере выше, мы имеем: а также v = v 1 + v 2 (5). Здесь мы, конечно, не можем применить закон сохранения механической энергии. Вместо этого мы знаем, что две машины слиплись после столкновения, поэтому v 1 = v 2 (6). Объединение (5) и (6) дает v 1 = v 2 = v / 2. Поскольку две массы равны, центр масс находится посередине между ними. Перед столкновением одна машина имела скорость v, а другая – нулю, поэтому центр масс системы также был перед столкновением v / 2. Полный импульс равен полной массе, умноженной на скорость центра масс, поэтому общий импульс до и после него равен (2m) (v / 2) = mv. В следующем случае мы покажем, что исходные скорости равны по величине и противоположны по направлению. Таким образом, центр масс, точка на полпути между двумя автомобилями, остается неподвижным до столкновения. Опять же, это совершенно неупругое столкновение, поэтому снова две массы будут иметь одинаковую скорость после столкновения. Поэтому легко предсказать конечные состояния. Ваш браузер не поддерживает видео тег. Столкновения в кадре центра масс Если центр масс движется в нашей системе отсчета (например,грамм. клип в верхнем кадре ниже), мы можем преобразовать его в кадр с центром масс, то есть в кадр, в котором центр масс изначально находится в покое. Это можно сделать с неподвижными изображениями, перемещая изображения. В приведенной ниже анимации изображения сначала появляются в лабораторном кадре, затем они перемещаются, чтобы показать кадр центра масс. Сравните это с показанным выше столкновением. Ваш браузер не поддерживает видео тег. Давайте закончим этот набор примеров столкновением, в котором две начальные скорости имеют разные величины, но противоположные направления.Итак, начальное состояние очень похоже на второе упругое столкновение выше. Однако столкновение здесь совершенно неупругое. Ваш браузер не поддерживает видео тег. Важность длительности коллизий Стоит отметить важное отличие между столкновениями автомобилей и столкновениями на воздушной трассе . На воздушной трассе трение незначительно, поэтому в горизонтальном направлении нет неотрицательных внешних сил ни до, ни во время, ни после столкновения.Таким образом, импульс сохраняется повсюду: мы видим красную линию, отмечающую центр масс, движущийся с постоянной скоростью. Когда автомобили сталкиваются на дороге, они обычно включают тормоза, поэтому трение между шинами и дорогой создает горизонтальную силу, обычно равную 10 кН. По сравнению с силами во время столкновения, эта сила ничтожна, поэтому импульс сохраняется, в хорошем приближении, во время столкновения. Столкновение происходит в течение короткого времени (десятые доли секунды или около того), и за это время изменение количества движения (импульса), создаваемое трением, мало по сравнению с тем, которое обеспечивается силами контакта между автомобилями. Однако трение может действовать в течение нескольких секунд до (и, возможно, после) столкновения, поэтому импульс системы автомобиль-автомобиль не сохраняется до (и, возможно, после) столкновения. Проблема разбивающегося кирпича (отдельная страница). Мультимедийный учебник Momentum.

Почему моя машина теряет мощность во время движения?

Есть много причин, по которым автомобиль может потерять мощность во время движения. Мы составили список наиболее частых виновников.

Ваш автомобиль теряет мощность во время движения?

Если ваш автомобиль теряет мощность во время движения, существует ряд возможных причин. Чтобы автомобиль работал эффективно, ему необходимо регулировать правильный поток воздуха, топлива и компрессию. Любой компромисс в этом процессе может привести к значительной потере мощности. Несмотря на то, что существует широкий спектр проблем, которые могут повлиять на вашу силу, есть ряд распространенных нарушителей, которые могут замедлить ваши путешествия.

Забит топливный фильтр

Когда вы нажимаете педаль газа и не получаете ожидаемой реакции, это может означать, что возникла проблема с топливной системой. Наиболее вероятная проблема – забитый топливный фильтр. Топливный фильтр предназначен для предотвращения попадания грязи и мусора в топливную систему, поэтому со временем может потребоваться его очистка или замена. Когда топливный фильтр забит, топливный насос должен работать намного тяжелее, что приводит к гораздо менее эффективной поездке. Это означает, что вы не сможете получить необходимую мощность, если пытаетесь ускориться при обгоне или движении в гору.

Хотя топливный фильтр является наиболее распространенной проблемой топливной системы и ее легче всего исправить, недостаток мощности также может указывать на проблемы с топливопроводом или топливным насосом.

Проблемы с форсункой

Если топливные форсунки забиты или протекают, это может вызвать затруднения в автомобиле при попытке достичь высоких оборотов. Если есть проблемы с топливной форсункой, они, вероятно, будут сопровождаться другими проблемами, включая проблемы с зажиганием, пропусками зажигания и даже усиленным запахом топлива вокруг автомобиля.

Мощность слива кондиционера

Если ваш автомобиль теряет мощность при высоких температурах, важно знать, что ваш кондиционер использует часть мощности вашего двигателя. Поэтому, если вы отправляетесь в долгое путешествие в особенно жаркий день, вы можете почувствовать, что ваша машина просто не имеет той тяги, на которую вы обычно рассчитываете.

Контрольная лампа двигателя горит

Если горит сигнальная лампа двигателя, это означает, что с вашим автомобилем возникла серьезная проблема, требующая внимания квалифицированного механика.Многие современные автомобили имеют блоки управления двигателем, которые автоматически переводят автомобиль в режим безвыходности при обнаружении проблемы, ограничивая мощность, чтобы обеспечить безопасное вождение и избежать несчастных случаев. Если индикатор включается при ложном срабатывании, это также может привести к активации режима хромоты, даже если основной проблемы нет. В любом случае вам все равно следует осмотреть автомобиль, поскольку это ложное срабатывание может указывать на проблему с электроникой.

Проблемы с турбокомпрессором

Турбокомпрессоры все чаще устанавливаются на двигатели в стандартной комплектации.Они работают за счет увеличения давления воздуха в камере сгорания, позволяя добавлять больше топлива в смесь, так что больше энергии генерируется от взрывов в цилиндре. Хотя турбины делают двигатели более эффективными, если с ними что-то пойдет не так, двигатель потеряет мощность.

Проблемы могут быть такими простыми, как попадание грязи или мусора в турбонагнетатель и возникновение проблем с механизмом. Точно так же простое отверстие или неплотное соединение в трубке сильно повлияет на производительность. Турбокомпрессоры также нуждаются в масле для эффективной работы, поэтому убедитесь, что масло и масляный фильтр находятся в хорошем состоянии.

Перегрев системы охлаждения

Система охлаждения предназначена для поддержания двигателя при определенной температуре. При очень высоких внешних температурах перегруженная система обогрева может привести к усилению работы охлаждающего вентилятора, отнимая мощность у двигателя и снижая уровень производительности.

Если погода прохладная и двигатель перегревается, это указывает на более серьезную проблему. Всегда следите за температурой двигателя, так как работа с горячим двигателем может привести к серьезным необратимым повреждениям автомобиля.

Потеря мощности из-за перегретой системы охлаждения также может возникнуть, если автомобиль находится на большой высоте, где воздух разрежен.

Каталитический нейтрализатор заблокирован

Если вы чувствуете, что ваш автомобиль ускоряется медленнее, чем обычно, это может быть признаком засорения каталитического нейтрализатора. Каталитический нейтрализатор вашего автомобиля сокращает вредные выбросы за счет использования катализаторов для преобразования вредных загрязняющих веществ в воду и менее вредные газы перед их выбросом через выхлопные газы. Забитый каталитический нейтрализатор блокирует газы, а это означает, что двигатель не может работать на максимальной мощности.В этом случае обратитесь к механику, который сможет диагностировать проблему.

Дизельный сажевый фильтр

В автомобилях с дизельным двигателем также может засориться сажевый фильтр (DPF). DPF предназначен для удаления твердых частиц дизельного топлива или загрязняющих частиц выхлопных газов, однако, как и все фильтры, они имеют ограниченную пропускную способность. Если ваш DPF засорился, вы можете обнаружить, что ваш автомобиль переключается в «аварийный режим»; в основном это делается для предотвращения дальнейшего повреждения двигателя и возможной заправки топливом.Когда ваш автомобиль находится в этом режиме, вам следует проехать на нем не более нескольких миль, мы советуем вам отнести его в ближайший гараж для осмотра.

Проблемы с ремнем привода ГРМ или цепью

Хотя проблемы с ремнем ГРМ или цепью возникают относительно редко, если ремень / цепь не обслуживаются должным образом, неправильно установлены или не имеют правильного натяжения, это может привести к тому, что клапаны двигателя будут открываться и закрываться с неправильными интервалами. Это приведет к потере мощности, часто сопровождающейся дребезжанием двигателя.

Выхлопная система обратного зажигания

Возгорание вызвано неправильным соотношением топлива и воздуха. Эти небольшие взрывы приводят к потере мощности при ускорении и к громкому хлопку или удару. В некоторых случаях это может даже сопровождаться вспышкой пламени. Существует множество причин обратного выхлопа, включая проблемы с топливным насосом, утечки в топливном баке или проблемы с карбюратором.

Если у вас возникли какие-либо из этих проблем с двигателем, ваш автомобиль должен быть осмотрен и оценен квалифицированным механиком, чтобы убедиться в безопасности вождения и предотвратить дальнейшее повреждение.

Об авторе

Эндрю Мойр

Штатный писатель Арнольда Кларка

% PDF-1.5 % 1483 0 объектов> эндобдж xref 1483 89 0000000016 00000 н. 0000003030 00000 н. 0000002076 00000 н. 0000003209 00000 н. 0000003912 00000 н. 0000003954 00000 н. 0000004003 00000 п. 0000004069 00000 н. 0000004308 00000 п. 0000004426 00000 н. 0000004598 00000 н. 0000004899 00000 н. 0000005218 00000 п. 0000049784 00000 п. 0000049822 00000 п. 0000052480 00000 п. 0000052642 00000 п. 0000052801 00000 п. 0000052963 00000 п. 0000053126 00000 п. 0000053292 00000 п. 0000053463 00000 п. 0000053631 00000 п. 0000053835 00000 п. 0000054137 00000 п. 0000054230 00000 п. 0000055423 00000 п. 0000055587 00000 п. 0000055754 00000 п. 0000056036 00000 п. 0000056651 00000 п. 0000057255 00000 п. 0000057841 00000 п. 0000058353 00000 п. 0000059106 00000 п. 0000059717 00000 п. 0000060172 00000 п. 0000060736 00000 п. 0000060802 00000 п. 0000060867 00000 п. 0000061352 00000 п. 0000061872 00000 п. 0000062632 00000 п. 0000063147 00000 п. 0000063907 00000 п. 0000064408 00000 п. 0000064918 00000 п. 0000065679 00000 п. 0000066444 00000 п. 0000066965 00000 п. 0000067342 00000 п. 0000067844 00000 п. 0000068224 00000 п. 0000071351 00000 п. 0000073558 00000 п. 0000075752 00000 п. 0000077936 00000 п. 0000080307 00000 п. 0000082502 00000 п. 0000084696 00000 н. 0000086953 00000 п. 0000087010 00000 п. 0000087184 00000 п. 0000087241 00000 п. 0000087323 00000 п. 0000087393 00000 п. 0000087566 00000 п. 0000087780 00000 п. 0000087953 00000 п. 0000088008 00000 п. 0000092713 00000 н. 0000097384 00000 п. 0000101575 00000 н. 0000106736 00000 н. 0000112654 00000 н. 0000117493 00000 н. 0000122534 00000 н. 0000127560 00000 н. 0000135628 00000 н. 0000139205 00000 н. 0000139342 00000 п. 0000139712 00000 н. 0000144257 00000 н. 0000144723 00000 н. 0000145228 00000 п. 0000173854 00000 н. 0000174757 00000 н. 0000223268 00000 н. 0000223767 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 1485 0 obj> поток x ڤ SYLSQx – *] hj + eI0DP, hƀ [eRV7pEQdSʪ “” $ bLQ ~ q & ̜

Phys 152 Хорошо для

Phys 152 Хорошо для

ХОРОШО ДЛЯ АРХИВА Скорость Hurling Ньютон Энергия Единицы

---

Когда вы сидите в движущемся транспортном средстве, вы и транспортное средство подчиняетесь законам движения Ньютона. Скорость и направление вашего автомобиля, а также скорость и направление вашего тела не могут измениться без внешних сил. Внешняя сила, действующая на транспортное средство, исходит от другого транспортного средства, которое движется или неподвижно, неподвижного объекта или силы тяжести. Внешние силы могут привести к повреждению автомобиля и телесным повреждениям. Размер повреждений или травм определяется величиной силы и той частью транспортного средства или тела, к которой она приложена. Сведение к минимуму повреждений транспортного средства и травм пассажиров часто представляет собой противоречивые требования.Бамперы предназначены для защиты автомобиля, подушки безопасности – для защиты людей. Ни один из них не работает идеально. Оба предполагают компромиссы. Чтобы узнать больше о подушках безопасности, посетите Страховой институт безопасности Хайвей, где мы получили фотографию подушки безопасности.

Роль импульса.

Второй закон Ньютона требует, чтобы интеграл силы по времени был равен изменению количества движения. Это означает, что данное изменение импульса может быть достигнуто с помощью более слабых сил, если время взаимодействия увеличивается.Дайте себе больше времени на торможение, и силы будут более мягкими. Третий закон Ньютона требует, чтобы силы, действующие на два взаимодействующих (сталкивающихся) объекта, были равными и противоположными. В вашем учебнике показано, как третий закон Ньютона подразумевает сохранение полного количества движения. Изменение количества движения одного встречного транспортного средства сопровождается равным и противоположным изменением количества движения другого транспортного средства. Эта идея обычно является основным принципом, используемым при реконструкции аварии.

Роль массы и энергии.

Когда легкий автомобиль и массивный грузовик сталкиваются, сохранение импульса требует, чтобы изменение в грузовике M v _{грузовик} = изменение в M _{автомобиль} v _{автомобиль}

Обратите внимание, что объект с большой массой будет испытывать меньшее изменение скорости, чем объект с небольшой массой. Как владелец транспортного средства, вы заинтересованы в том, чтобы скорость транспортного средства не сильно изменялась за короткое время. Поскольку вы сами являетесь движущимся объектом, подчиняющимся законам Ньютона, вам потребуются внешние силы, чтобы изменить свое движение.Они будут исходить от сиденья, ремня безопасности, подушек безопасности или других частей автомобиля, таких как рулевая колонка.

Если транспортное средство останавливается или скорость существенно снижается, потерянная кинетическая энергия транспортного средства трансформируется в другую форму. Этот процесс будет включать работу, интеграл силы по отношению к смещению. Чем больше смещение, тем слабее сила (а также повреждения и травмы). Твердые неподвижные объекты не допускают значительного смещения и вызывают больше повреждений и травм, чем мягкие, подвижные или отколовшиеся объекты.В следующий раз, когда вы едете или едете в машине, оглянитесь вокруг и посмотрите, как современные автомобили и шоссе окружают вас мягкими отколовшимися препятствиями, когда это возможно. Широкие медианы, отрывные фонарные столбы, энергопоглощающие барьеры в проездах, мягкие панели приборов.

Реконструкция аварии

Примечание. Нижеследующее основано на вкладе профессора Дэвида Вагнера из Университета Эдинборо. Доктор Вагнер – профессор физики, который также является признанным специалистом по реконструкции аварий.

К сожалению, каждый день происходят тысячи дорожно-транспортных происшествий по всей территории Соединенных Штатов.Хотя большинство несчастных случаев являются незначительными, значительное количество несчастных случаев приводит к судебным искам в той или иной форме, будь то гражданские или уголовные.

При возбуждении судебного дела суды получают техническую помощь от
(1) одного из многих транспортных институтов по всей стране и
(2) от инженеров и ученых, чья специальность связана с некоторыми аспектами дорожного движения. реконструкция аварии.
Физики попадают во вторую категорию.

Следует отметить, что реконструктору редко выпадает возможность оказаться на «горячем» месте аварии. Реконструктору обычно приходится полагаться на доказательства, собранные полицией или другими следователями.

На простейшем уровне реконструкция может включать вычисление местоположения транспортного средства в разное время до столкновения. Или проблема может заключаться в том, чтобы определить, как далеко проехал автомобиль в то время, когда водитель воспринимал происшествие и реагировал на него. Специалисту по восстановлению после аварии платят до нескольких сотен долларов в час за свое время.

Более интересны ситуации, связанные с заносом, столкновением или рысканием транспортных средств (боковым скольжением при движении по кривой).В этих случаях концепции энергии, импульса и силы являются центральными.

трелевка

Когда автомобиль начинает заносить, возникает проблема классического кинетического трения. Зная коэффициент трения между шинами и дорогой, уклон дорожного покрытия и общее расстояние скольжения, довольно просто оценить скорость транспортного средства.

В качестве примера предположим, что обнаружено, что транспортное средство занесло 130 футов по ровной дороге и полностью остановилось.Учитывая, что коэффициент трения шины / дорожного покрытия, как известно, составляет от 0,55 до 0,70, каков диапазон возможных скоростей?

исходная кинетическая энергия = энергия, теряемая при скольжении 1/2 мв 2 = f мг d , где d = расстояние между полозьями, f = коэффициент трения Решение для v дает; v = (2fgd) 1/2 Используя значения выше, дает для f = 0.55, v = 67,6 фут / с = 46,1 миль / ч для f = 0,70, v = 76,3 фут / с = 52,0 миль / ч

Таким образом, можно оценить, что водитель двигался со скоростью от 46 до 52 миль в час в то время, когда были задействованы тормоза.
Зная эту скорость и учитывая типичное время реакции водителя, можно нарисовать довольно полный сценарий движения транспортного средства непосредственно перед аварией.

Столкновения

Столкновения представляют собой более серьезную проблему.В случаях, когда следы заноса полностью фиксируют движения транспортного средства до и после столкновения, принцип сохранения количества движения может быть использован для анализа фазы столкновения при аварии. Например, с помощью описанных выше средств определение скорости и направления обоих транспортных средств сразу после столкновения (направление, конечно, определяется линией следов заноса).

Поскольку скорость и направление обоих транспортных средств известны сразу после столкновения, сохранение количества движения может использоваться для определения скорости и направления обоих транспортных средств непосредственно перед столкновением (опять же, следы заноса, указывающие направление до столкновения).

Наконец, анализ заноса, примененный к следам заноса перед столкновением, позволяет определить исходную скорость обоих транспортных средств.

Энергия и столкновения

Во время столкновения также сохраняется энергия. Но использование этого принципа требует, чтобы все преобразования энергии, происходящие во время столкновения, поддались анализу. Наиболее трудным для точного определения является энергия de занос после удара.
Оказывается, испытания с сотнями автомобилей показали, что существует линейная зависимость между степенью остаточного раздавливания (раздавливания, оставшегося после столкновения) и энергией, потерянной на деформацию и раздавливание.
Энергия раздавливания – менее точный инструмент реконструкции, чем сохранение количества движения. Это связано с тем, что, хотя существует эмпирическая линейная зависимость между раздавливанием и потерей энергии, отдельные транспортные средства лишь приблизительно придерживаются этой зависимости.

Знаки рыскания

Когда транспортное средство движется по кривой, даже с постоянной скоростью, это транспортное средство ускоряется к центру кривой. Сила, вызывающая ускорение, представляет собой боковую тягу между шинами и дорогой; то есть трение.Поскольку следы рыскания имеют поперечные бороздки, которые отличаются от следов, оставленных скользящей шиной.
Существует простая взаимосвязь между радиусом кривизны отметок рыскания, коэффициентом трения и скоростью автомобиля, покидающего эти отметки. Основополагающий физический принцип:

Максимальная боковая сила трения = масса автомобиля x центростремительное ускорение или fmg = mv 2 / r , где r = радиус кривизны отметки рыскания. Таким образом v = (fgr) 1/2

Очевидно, что после того, как было определено, что транспортное средство оставило следы рыскания в результате прохождения поворота на пределе трения, можно определить скорость транспортного средства.

Ссылки на дополнительную информацию.

Вот ссылки на дополнительную информацию. Мы тратим много времени и денег на машины. Стоит потратить час или два, чтобы изучить некоторые из многих интересных технических вопросов.

1. 2. 3.

4. 5. 6.

Последние две ссылки не имеют отношения к физике, но могут показаться вам интересными.
7. 8.

---

Для получения дополнительной оценки ответьте на следующие вопросы.

1. Что используют следователи дорожно-транспортных происшествий для оценки скорости и направления движения до происшествия.

2. Руководства для исследователей авиационных происшествий в этой стране определяют импульс как массу x скорость. Это определение, очевидно, сильно отличается от физического определения импульса как массы x скорости. Почему первое определение так же хорошо для целей реконструкции аварии?

---

© 1999 IUPUI, все права защищены.

8.3 Упругие и неупругие столкновения – физика

Задачи обучения раздела

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Различать упругие и неупругие столкновения
• Решите проблемы столкновения, применяя закон сохранения импульса

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Цели обучения в этом разделе помогут вашим ученикам овладеть следующими стандартами:

• (6) Научные концепции.Учащийся знает, что в физической системе происходят изменения, и применяет законы сохранения энергии и количества движения. Ожидается, что студент:
  • (C) вычислить механическую энергию, мощность, генерируемую внутри, импульс, приложенный к, и импульс физической системы;
  • (D) демонстрируют и применяют законы сохранения энергии и сохранения количества движения в одном измерении.

Раздел Основные термины

Упругие и неупругие столкновения

Когда объекты сталкиваются, они могут либо слипаться, либо отскакивать друг от друга, оставаясь раздельными.В этом разделе мы рассмотрим эти два разных типа столкновений, сначала в одном измерении, а затем в двух измерениях.

При упругом столкновении объекты разделяются после удара и не теряют своей кинетической энергии. Кинетическая энергия – это энергия движения, о которой подробно рассказывается в другом месте. Здесь очень полезен закон сохранения количества движения, и его можно использовать всякий раз, когда чистая внешняя сила, действующая на систему, равна нулю. На рисунке 8.6 показано упругое столкновение при сохранении импульса.

Рис. 8.6 На схеме показано одномерное упругое столкновение между двумя объектами.

Анимацию упругого столкновения между шарами можно увидеть, посмотрев это видео. Он воспроизводит упругие столкновения между шарами разной массы.

Совершенно упругие столкновения могут происходить только с субатомными частицами. Ежедневно наблюдаемых примеров идеально упругих столкновений не существует – некоторая кинетическая энергия всегда теряется, поскольку она преобразуется в теплопередачу из-за трения.Однако столкновения между повседневными предметами почти идеально эластичны, когда они происходят с предметами и поверхностями, которые почти не имеют трения, например, с двумя стальными блоками на льду.

Теперь для решения задач, связанных с одномерными упругими столкновениями двух объектов, мы можем использовать уравнение сохранения количества движения. Во-первых, уравнение сохранения импульса для двух объектов при одномерном столкновении равно

p1 + p2 = p′1 + p′2 (Fnet = 0). p1 + p2 = p′1 + p′2 (Fnet = 0).

Подставляя определение импульса p = m v для каждого начального и конечного импульса, получаем

m1v1 + m2v2 = m1v′1 + m2v′2, m1v1 + m2v2 = m1v′1 + m2v′2,

, где штрихи (‘) указывают значения после столкновения; В некоторых текстах вы можете увидеть i для начального (до столкновения) и f для конечного (после столкновения).Уравнение предполагает, что масса каждого объекта не изменяется во время столкновения.

Watch Physics

Импульс: фигурист бросает мяч

В этом видео рассматривается проблема упругого столкновения, в которой мы находим скорость отдачи конькобежца, который бросает мяч прямо вперед. Чтобы уточнить, Сал использует уравнение

mballVball + mskaterVskater = mballv′ball + mskaterv′skatermballVball + mskaterVskater = mballv′ball + mskaterv′skater.

Контроль захвата

Результирующий вектор сложения векторов \ overrightarrow {\ text {a}} и \ overrightarrow {\ text {b}} равен \ overrightarrow {\ text {r}}.Значения \ overrightarrow {\ text {a}}, \ overrightarrow {\ text {b}} и \ overrightarrow {\ text {r}} равны A, B и R соответственно. Какие из следующих утверждений верно?

1. R_x + R_y = 0
2. A_x + A_y = \ overrightarrow {\ text {A}}
3. A_x + B_y = B_x + A_y
4. A_x + B_x = R_x

Теперь обратимся ко второму типу столкновений. Неупругое столкновение – это столкновение, при котором объекты слипаются после удара, а кинетическая энергия составляет , а не .Это отсутствие сохранения означает, что силы между сталкивающимися объектами могут преобразовывать кинетическую энергию в другие формы энергии, такие как потенциальная энергия или тепловая энергия. Более подробно концепции энергии обсуждаются в другом месте. В случае неупругих столкновений кинетическая энергия может быть потеряна в виде тепла. На рис. 8.7 показан пример неупругого столкновения. Два объекта одинаковой массы движутся навстречу друг другу с одинаковой скоростью, а затем слипаются. Два объекта приходят в состояние покоя после слипания, сохраняя импульс, но не кинетическую энергию после столкновения.Часть энергии движения преобразуется в тепловую энергию или тепло.

Рис. 8.7. Одномерное неупругое столкновение двух объектов. Импульс сохраняется, но кинетическая энергия не сохраняется. (а) Два объекта одинаковой массы изначально направляются прямо навстречу друг другу с одинаковой скоростью. (б) Объекты слипаются, создавая совершенно неупругое столкновение. В случае, показанном на этом рисунке, объединенные объекты останавливаются; Это верно не для всех неупругих столкновений.

Поскольку два объекта слипаются после столкновения, они движутся вместе с одинаковой скоростью.Это позволяет упростить уравнение сохранения импульса из

m1v1 + m2v2 = m1v′1 + m2v′2m1v1 + m2v2 = m1v′1 + m2v′2 С

по

m1v1 + m2v2 = (m1 + m2) v′m1v1 + m2v2 = (m1 + m2) v ′

для неупругих столкновений, где v ′ – конечная скорость для обоих объектов, когда они слипаются вместе, либо в движении, либо в состоянии покоя.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL] [OL] Просмотрите концепцию внутренней энергии. Спросите студентов, что они понимают под словами «эластичный» и «неэластичный».

[AL] Начать обсуждение коллизий. Попросите учащихся привести примеры упругих и неупругих столкновений.

Watch Physics

Введение в Momentum

В этом видео рассматриваются определения импульса и импульса. В нем также рассматривается пример использования сохранения количества движения для решения проблемы, связанной с неупругим столкновением автомобиля с постоянной скоростью и неподвижным грузовиком. Обратите внимание, что Сал случайно дает единицу импульса как Джоуль; на самом деле это N ⋅⋅ s или k ⋅⋅ gm / s.

Контроль захвата

Как изменилась бы конечная скорость системы «автомобиль плюс грузовик», если бы грузовик имел некоторую начальную скорость, движущуюся в том же направлении, что и автомобиль? Что, если бы грузовик изначально двигался в направлении, противоположном автомобилю? Почему?

1. Если бы грузовик изначально двигался в том же направлении, что и автомобиль, конечная скорость была бы больше. Если бы грузовик изначально двигался в направлении, противоположном автомобилю, конечная скорость была бы меньше.
2. Если бы грузовик изначально двигался в том же направлении, что и автомобиль, конечная скорость была бы меньше. Если бы грузовик изначально двигался в направлении, противоположном автомобилю, конечная скорость была бы больше.
3. Направление, в котором изначально двигался грузовик, значения не имеет. Если бы грузовик изначально двигался в любом направлении, конечная скорость была бы меньше.
4. Направление, в котором изначально двигался грузовик, значения не имеет. Если бы грузовик изначально двигался в любом направлении, конечная скорость была бы больше.

Snap Lab

Кубики льда и упругие столкновения

В этом упражнении вы будете наблюдать упругое столкновение, скользя кубиком льда в другой кубик льда на гладкой поверхности, так что незначительное количество энергии преобразуется в тепло.

• Несколько кубиков льда (Лед должен быть в форме кубиков.)
• Гладкая поверхность

Процедура

1. Найдите несколько кубиков льда примерно одинакового размера с гладкой кухонной столешницей или столом со стеклянной столешницей.
2. Положите кубики льда на поверхность на расстоянии нескольких сантиметров друг от друга.
3. Поднесите один кубик льда к неподвижному кубику льда и понаблюдайте за траекторией и скоростью кубиков льда после столкновения. Старайтесь избегать лобовых столкновений и столкновений с вращающимися кубиками льда.
4. Объясните скорость и направление кубиков льда, используя импульс.

Контроль захвата

Было столкновение упругим или неупругим?

1. идеально эластичный
2. совершенно неэластичный
3. Почти идеальная эластичность
4. Почти идеальный неупругий

Советы для успеха

Вот трюк, позволяющий запомнить, какие столкновения являются упругими, а какие – неупругими: эластичный – это упругий материал, поэтому, когда объекты отскакивают друг от друга при столкновении и разделяются, это происходит упругое столкновение.Когда они этого не делают, столкновение неэластично.

Решение проблем коллизий

В видеороликах Khan Academy, упомянутых в этом разделе, показаны примеры упругих и неупругих столкновений в одном измерении. В одномерных столкновениях входящая и исходящая скорости имеют одинаковую линию. Но как насчет столкновений, например, столкновений между бильярдными шарами, при которых объекты разлетаются в сторону? Это двумерные столкновения, и, как и в случае с двумерными силами, мы решим эти проблемы, сначала выбрав систему координат и разделив движение на составляющие x и y .

Одна из сложностей с двумерными столкновениями состоит в том, что объекты могут вращаться до или после столкновения. Например, если два фигуриста скрестят руки, проходя мимо друг друга, они начнут кружиться. Мы не будем рассматривать такое вращение позже, а пока мы располагаем все так, чтобы вращение было невозможно. Чтобы избежать вращения, мы рассматриваем только рассеяние точечных масс, то есть бесструктурных частиц, которые не могут вращаться или вращаться.

Начнем с предположения, что F _net = 0, так что импульс p сохраняется.Простейшее столкновение – это столкновение, при котором одна из частиц изначально находится в состоянии покоя. Лучшим выбором для системы координат является система с осью, параллельной скорости падающей частицы, как показано на рисунке 8.8. Поскольку импульс сохраняется, компоненты импульса вдоль осей x и y , отображаемые как p _x и p _y , также будут сохранены. В выбранной системе координат p _y изначально равно нулю, а p _x – это импульс падающей частицы.

Рис. 8.8 Двумерное столкновение с системой координат, выбранной таким образом, что м ₂ изначально находится в состоянии покоя, а v ₁ параллельно оси x .

Теперь возьмем уравнение сохранения импульса: p ₁ + p ₂ = p ′ ₁ + p ′ ₂ и разобьем его на x . и y компонентов.

По оси x уравнение сохранения количества движения равно

. p1x + p2x = p′1x + p′2x.p1x + p2x = p′1x + p′2x.

С точки зрения масс и скоростей это уравнение равно

m1v1x + m2v2x = m1v′1x + m2v′2x.m1v1x + m2v2x = m1v′1x + m2v′2x.

8,3

Но поскольку частица 2 изначально находится в состоянии покоя, это уравнение принимает вид

m1v1x = m1v′1x + m2v′2x.m1v1x = m1v′1x + m2v′2x.

8,4

Компоненты скоростей по оси x имеют вид v cos θ . Поскольку частица 1 первоначально движется по оси x , мы находим v _{1 x} = v ₁ .Сохранение количества движения вдоль оси x дает уравнение

m1v1 = m1v′1cosθ1 + m2v′2cosθ2, m1v1 = m1v′1cosθ1 + m2v′2cosθ2,

, где θ1θ1 и θ2θ2 такие, как показано на рисунке 8.8.

По оси y уравнение сохранения количества движения равно

. p1y + p2y = p′1y + p′2y, p1y + p2y = p′1y + p′2y,

8,5

или

m1v1y + m2v2y = m1v′1y + m2v′2y.m1v1y + m2v2y = m1v′1y + m2v′2y.

8,6

Но v ₁ y равно нулю, потому что частица 1 изначально движется по оси x .Поскольку частица 2 изначально находится в состоянии покоя, v ₂ y также равно нулю. Уравнение сохранения количества движения вдоль оси y принимает вид

0 = m1v′1y + m2v′2y. 0 = m1v′1y + m2v′2y.

8,7

Компоненты скоростей по оси y имеют вид v sin θθ. Следовательно, сохранение количества движения вдоль оси y дает следующее уравнение:

0 = m1v′1sinθ1 + m2v′2sinθ20 = m1v′1sinθ1 + m2v′2sinθ2

Поддержка учителя

Поддержка учителя

Проверьте сохранение импульса и уравнения, полученные в предыдущих разделах этой главы.Скажем, в задачах этого раздела все объекты предполагаются точечными массами. Объясните точечные массы.

Virtual Physics

Collision Lab

В этом моделировании вы будете исследовать столкновения на столе для аэрохоккея. Поставьте галочки рядом с векторами импульса и вариантами диаграммы импульсов. Поэкспериментируйте с изменением массы шаров и начальной скорости шара 1. Как это влияет на количество движения каждого шара? А как насчет общего импульса? Далее поэкспериментируйте с изменением упругости столкновения.Вы заметите, что столкновения имеют разную степень упругости, от совершенно упругой до совершенно неупругой.

Контроль захвата

Если вы хотите максимизировать скорость мяча 2 после удара, как бы вы изменили настройки масс мячей, начальную скорость мяча 1 и настройку упругости? Почему? Подсказка. Установка галочки рядом с векторами скорости и удаление векторов импульса поможет вам визуализировать скорость шара 2, а нажатие кнопки «Дополнительные данные» позволит вам снимать показания.

1. Увеличить массу шара 1 и начальную скорость шара 1; минимизировать массу шара 2; и установите эластичность на 50 процентов.
2. Увеличить массу шара 2 и начальную скорость шара 1; минимизировать массу шара 1; и установите эластичность на 100 процентов.
3. Увеличить массу шара 1 и начальную скорость шара 1; минимизировать массу шара 2; и установите эластичность на 100 процентов.
4. Увеличить массу шара 2 и начальную скорость шара 1; минимизировать массу шара 1; и установите эластичность на 50 процентов.

Рабочий пример

Расчет скорости: неупругое столкновение шайбы и вратаря

Найдите скорость отдачи хоккейного вратаря массой 70 кг, который ловит хоккейную шайбу массой 0,150 кг, брошенную в него со скоростью 35 м / с. Предположим, что перед тем, как поймать шайбу, вратарь находится в состоянии покоя, а трение между льдом и системой «шайба-вратарь» незначительно (см. Рисунок 8.9).

Рис. 8.9. Хоккейный вратарь ловит хоккейную шайбу и откатывается назад при неупругом столкновении.

Стратегия

Импульс сохраняется, поскольку чистая внешняя сила, действующая на систему «шайба-вратарь», равна нулю. Следовательно, мы можем использовать сохранение количества движения, чтобы найти конечную скорость системы шайбы и вратаря. Обратите внимание, что начальная скорость вратаря равна нулю, а конечная скорость шайбы и вратаря одинакова.

Решение

Для неупругого столкновения сохранение импульса равно

m1v1 + m2v2 = (m1 + m2) v ′, m1v1 + m2v2 = (m1 + m2) v ′,

8.8

, где v ′ – скорость вратаря и шайбы после удара. Поскольку вратарь изначально находится в состоянии покоя, мы знаем, что v ₂ = 0. Это упрощает уравнение до

. m1v1 = (m1 + m2) v′.m1v1 = (m1 + m2) v ′.

8.9

Решение для v ′ дает

v ′ = (m1m1 + m2) v1.v ′ = (m1m1 + m2) v1.

8.10

Вводя известные значения в это уравнение, получаем

v ′ = (0,150 кг70,0 кг + 0,150 кг) (35 м / с) = 7,48 × 10−2 м / с. v ′ = (0,150 кг70,0 кг + 0.150 кг) (35 м / с) = 7,48 × 10-2 м / с.

8,11

Обсуждение

Эта скорость отдачи мала и совпадает с первоначальной скоростью шайбы.

Рабочий пример

Расчет конечной скорости: упругое столкновение двух тележек

Две жесткие стальные тележки сталкиваются друг с другом, а затем рикошетом отскакивают друг от друга в противоположных направлениях на поверхности без трения (см. Рисунок 8.10). Тележка 1 имеет массу 0,350 кг и начальную скорость 2 м / с. Тележка 2 имеет массу 0.500 кг и начальной скоростью −0.500 м / с. После столкновения тележка 1 откатывается со скоростью −4 м / с. Какова конечная скорость тележки 2?

Рисунок 8.10 Две тележки сталкиваются друг с другом в результате упругого столкновения.

Стратегия

Поскольку гусеница не имеет трения, F _net = 0, и мы можем использовать сохранение количества движения, чтобы найти конечную скорость тележки 2.

Решение

Как и раньше, уравнение сохранения количества движения при одномерном упругом столкновении в системе двух объектов равно

m1v1 + m2v2 = m1v′1 + m2v′2.m1v1 + m2v2 = m1v′1 + m2v′2.

8,12

Единственное неизвестное в этом уравнении – v ′ ₂ . Решение относительно v ′ ₂ и замена известных значений в предыдущее уравнение дает

v′2 = m1v1 + m2v2 − m1v′1m2 = (0,350 кг) (2,00 м / с) + (0,500 кг) (- 0,500 м / с) – (0,350 кг) (- 4,00 м / с) 0,500 кг = 3,70 м / сv′2 = m1v1 + m2v2 − m1v′1m2 = (0,350 кг) (2,00 м / с) + (0,500 кг) (- 0,500 м / с) – (0,350 кг) (- 4,00 м / с) 0,500 кг = 3,70 м / с.

8,13

Обсуждение

Конечная скорость тележки 2 большая и положительная, что означает, что она движется вправо после столкновения.

Рабочий пример

Расчет конечной скорости при двумерном столкновении

Предположим, что проводится следующий эксперимент (рис. 8.11). Объект массой 0,250 кг ( м ₁ ) скользит по поверхности без трения в темную комнату, где он ударяется о изначально неподвижный объект массой 0,400 кг ( м ₂ ). Объект массой 0,250 кг выходит из комнаты под углом 45 ° к направлению входа. Скорость объекта массой 0,250 кг изначально составляет 2 м / с и равна 1.50 м / с после столкновения. Вычислите величину и направление скорости ( v ′ ₂ и θ2θ2) объекта массой 0,400 кг после столкновения.

Рис. 8.11 Проникающий объект массой м ₁ рассеивается изначально неподвижным объектом. Известна только масса стационарного объекта м ₂ . Измеряя угол и скорость, с которой объект массой м ₁ выходит из комнаты, можно вычислить величину и направление скорости изначально неподвижного объекта после столкновения.

Стратегия

Импульс сохраняется, поскольку поверхность не имеет трения. Мы выбрали систему координат так, чтобы начальная скорость была параллельна оси x , и действовал закон сохранения количества движения вдоль осей x и y .

В этих уравнениях известно все, кроме v ′ ₂ и θ ₂ , которые нам нужно найти. Мы можем найти две неизвестные, потому что у нас есть два независимых уравнения – уравнения, описывающие сохранение импульса в направлениях x и y .

Решение

Сначала мы решим оба уравнения сохранения импульса (m1v1 = m1v′1cosθ1 + m2v′2cosθ2m1v1 = m1v′1cosθ1 + m2v′2cosθ2 и 0 = m1v′1sinθ1 + m2v′2sinθ20 = m1v′1sinθ1 + m2v′2sinθ2) для v ′ ₂ sin θ2θ2.

Для сохранения количества движения вдоль оси x, давайте заменим sin θ2θ2 / tan θ2θ2 на cos θ2θ2, чтобы члены могли сокращаться позже. Это происходит из-за изменения определения тригонометрического тождества: tan θθ = sin θθ / cos θθ.Это дает нам

m1v1 = m1v′1cosθ1 + m2v′2sinθ2tanθ2.m1v1 = m1v′1cosθ1 + m2v′2sinθ2tanθ2.

8,14

Решение для v ′ ₂ sin θ2θ2 дает

v′2sinθ2 = (m1v1 − m1v′1cosθ1) (tanθ2) m2.v′2sinθ2 = (m1v1 − m1v′1cosθ1) (tanθ2) m2.

8,15

Для сохранения количества движения вдоль оси y решение для v ′ ₂ sin θ2θ2 дает

v′2sinθ2 = – (m1v′1sinθ1) m2.v′2sinθ2 = – (m1v′1sinθ1) м2.

8,16

Поскольку оба уравнения равны v ′ ₂ sin θ2θ2, мы можем приравнять их друг к другу, получив

(m1v1 − m1v′1cosθ1) (tanθ2) m2 = – (m1v′1sinθ1) m2.(m1v1 − m1v′1cosθ1) (tanθ2) m2 = – (m1v′1sinθ1) m2.

8,17

Решая это уравнение для tan θ2θ2, получаем

tanθ2 = v′1sinθ1v′1cosθ1 − v1.tanθ2 = v′1sinθ1v′1cosθ1 − v1.

8,18

Ввод известных значений в предыдущее уравнение дает

tanθ2 = (1,50) (0,707) (1,50) (0,707) −2,00 = −1,129. tanθ2 = (1,50) (0,707) (1,50) (0,707) −2,00 = −1,129.

8,19

Следовательно,

θ2 = tan − 1 (−1,129) = 3120. θ2 = tan − 1 (−1,129) = 3120.

8.20

Поскольку углы определены как положительные в направлении против часовой стрелки, м ₂ рассеивается вправо.

Мы воспользуемся уравнением сохранения количества движения вдоль оси ординат, чтобы найти v ′ ₂ .

v′2 = −m1m2v′1sinθ1sinθ2v′2 = −m1m2v′1sinθ1sinθ2

8,21

Ввод известных значений в это уравнение дает

v′2 = – (0,250) (0,400) (1,50) (0,7071−0,7485). v′2 = – (0,250) (0,400) (1,50) (0,7071−0,7485).

8,22

Следовательно,

v′2 = 0,886 м / с. v′2 = 0,886 м / с.

8,23

Обсуждение

Либо уравнение для оси x – либо y могло быть использовано для решения относительно v ′ ₂ , но уравнение для оси y проще, потому что в нем меньше членов.

Практические задачи

10.

При упругом столкновении объект с импульсом 25 \, \ text {kg} \ cdot \ text {m / s} сталкивается с другим объектом, движущимся вправо с импульсом 35 \, \ text {kg} \ cdot \ текст {м / с}. После столкновения оба объекта все еще движутся вправо, но импульс первого объекта изменяется на 10 \, \ text {kg} \ cdot \ text {m / s}. Каков конечный импульс второго объекта?

1. 10 \, \ текст {кг} \ cdot \ text {м / с}
2. 20 \, \ текст {кг} \ cdot \ text {м / с}
3. 35 \, \ text {кг} \ cdot \ text {m / s}
4. 50 \, \ текст {кг} \ cdot \ text {м / с}

11.

При упругом столкновении объект с импульсом 25 кг м / с сталкивается с другим объектом с импульсом 35 кг м / с. Импульс первого объекта изменяется до 10 кг ⋅ м / с. Каков конечный импульс второго объекта?

1. 10 кг ⋅ м / с
2. 20 кг ⋅ м / с
3. 35 кг ⋅ м / с
4. 50 кг ⋅ м / с

Проверьте свое понимание

12.

Что такое упругое столкновение?

1. Упругое столкновение – это столкновение, при котором объекты после удара деформируются безвозвратно.
2. При упругом столкновении объекты после удара теряют часть своей внутренней кинетической энергии.
3. При упругом столкновении объекты после удара не теряют никакой внутренней кинетической энергии.
4. Упругое столкновение – это столкновение, при котором объекты после удара слипаются и движутся с общей скоростью.

13.

Возможны ли совершенно упругие столкновения?

1. Совершенно упругие столкновения невозможны.
2. Совершенно упругие столкновения возможны только с субатомными частицами.
3. Совершенно упругие столкновения возможны только тогда, когда предметы слипаются после удара.
4. Совершенно упругие столкновения возможны, если предметы и поверхности почти не имеют трения.

14.

Какое уравнение сохранения количества движения двух объектов при одномерном столкновении?

1. p ₁ + p ₁ ′ = p ₂ + p ₂ ′
2. p ₁ + p ₂ = p ₁ ′ + p ₂ ′
3. p ₁ – p ₂ = p ₁ ′ – p ₂ ′
4. p ₁ + p ₂ + p ₁ ′ + p ₂ ′ = 0

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Используйте вопросы «Проверьте свое понимание», чтобы оценить, усвоили ли учащиеся учебные цели этого раздела.