Wie die Geschwindigkeit eines Objekts vor der Kollision zu finden

In der Physik kommt das Prinzip der Impulserhaltung praktisch, wenn Sie nicht Geschwindigkeit mit einer einfachen Stoppuhr messen kann. Nehmen wir zum Beispiel, dass Sie einen Beratungsauftrag von einem Munitionshersteller übernehmen, die die Mündungsgeschwindigkeit der neuen Kugeln zu messen will. Kein Mitarbeiter ist es gelungen, die Geschwindigkeit noch zu messen, weil keine Stoppuhr schnell genug ist. Wie geht's? Sie entscheiden über die Einrichtung in der Abbildung dargestellt zu gestalten, in dem Sie eine Kugel der Masse Feuer m₁ in einem hängenden Holzblock Massen m₂.

Die Direktoren der Munition Unternehmen sind ratlos - wie kann das Setup helfen? Jedes Mal, wenn Sie eine Kugel in einem hängenden Holzblock Feuer, schlägt die Kugel den Block in der Luft. Na und? Sie entscheiden, sie auf dem Prinzip der Impulserhaltung eine Lektion benötigen. Der ursprüngliche Impuls, # 8232-Sie erklären, ist der Impuls der Kugel:

p_ich = mv_ich

Da die Kugel-Sticks in den Holzblock, ist der letzte Impuls das Produkt aus der Gesamtmasse, m₁ + m₂, und die Endgeschwindigkeit der Kugel / Holzblock Kombination:

p_f = (m₁+ m₂)v_f

Wegen des Prinzips der Erhaltung des Impulses, können Sie sagen, dass,

p_f = p_ich

Daher können Sie in den früheren Ausdrücke für die endgültige und Anfangsimpuls stecken:

Die Direktoren beginnen schwindlig zu bekommen, so dass Sie erklären, wie die anfängliche kinetische Energie des Blocks, nachdem es (mit der Kugel im Inneren untergebracht) Struck geht in seine letzte potentielle Energie, wenn es um Höhe steigt h. Hier ist, wie Sie den Block-plus-Kugel anfängliche kinetische Energie und die Kugel-und-Block der Änderung der potentiellen Energie darstellen kann:

Sie können im Wert von Plug v_f, was Sie gibt

Mit einem Tusch, erklären Sie, dass die Lösung für v_ich gibt Ihnen die Anfangsgeschwindigkeit der Kugel:

Dies sollte vereinfacht werden zu:

Sie messen, dass die Kugel mit einer Masse von 50 Gramm hat, dass der Holzblock mit einer Masse von 10,0 kg hat, und dass bei einem Aufprall steigt der Block 50,0 Zentimeter in die Luft. Anstecken diesen Werten gibt Ihnen Ihr Ergebnis:

Die Anfangsgeschwindigkeit ist 630 Meter pro Sekunde, was etwa 2.070 Fuß pro Sekunde umwandelt. # 147-Brilliant! # 148- die Direktoren weinen, als sie Ihnen einen großen Scheck übergeben.