Curling fysik. Elastisk ikke centralt stød mellem to curling sten. Dette er en artikel fra min hjemmeside:

Relaterede dokumenter
Impulsbevarelse ved stød

Lorentz kraften og dens betydning

Statistisk mekanik 6 Side 1 af 11 Hastighedsfordeling for ideal gas. Enatomig ideal gas

Statistisk mekanik 5 Side 1 af 11 Hastighedsfordeling for ideal gas. Enatomig ideal gas

Kinematik. Ole Witt-Hansen 1975 (2015) Indhold. Kinematik 1

Det skrå kast uden luftmodstand

Introduktion til Grafteori

Projekt 6.3 Caspar Wessel indførelse af komplekse tal

Bølgeligningen. Indhold. Udbredelseshastighed for bølger i forskellige stoffer 1

FORSØGSVEJLEDNING. Kasteparablen

2. ordens differentialligninger. Svingninger.

Matematik F2 - sæt 1 af 7, f(z)dz = 0 1

Impulsbevarelse ved stød

Skråplan. Dan Elmkvist Albrechtsen, Edin Ikanović, Joachim Mortensen. 8. januar Hold 4, gruppe n + 1, n {3}, uge 50-51

Statistisk mekanik 12 Side 1 af 9 Van der Waals-gas

Trekantsberegning. for B- og A- niveau i stx og hf udgave Karsten Juul

DATALOGISK INSTITUT, AARHUS UNIVERSITET

Institut for Matematik, DTU: Gymnasieopgave. Appetitvækker : Togdynamik.

Elektromagnetisme 10 Side 1 af 11 Magnetisme. Magnetisering

Matematik F2 Opgavesæt 1

Institut for Matematik, DTU: Gymnasieopgave. Togopgave

Statistisk mekanik 12 Side 1 af 9 Van der Waals-gas

A8 1 De termodynamiske potentialer eller termodynamik for materialefysikere

Elektromagnetisme 10 Side 1 af 12 Magnetisme. Magnetisering

Definition 13.1 For en delmængde af vektorer X R n er det ortogonale komplement. v 2

Definition. og lœngden, normen. og afstanden mellem vektorer a og b. Der gælder

Øvelsesvejledning: δ 15 N og δ 13 C for negle.

Projekt 2.3 Euklids konstruktion af femkanten

Geometri med Geometer II

Matematik F2 Opgavesæt 1

Matematik A. Højere teknisk eksamen. Forberedelsesmateriale

A7 5 Måling af densitet, porøsitet og fugtparametre - Gravimetri. Prøvningsmetode 1. Densitet, porøsitet og vandindhold

MODEL FOR EN VIRKSOMHED

Keplers ellipse. Perihel F' Aphel

Trigonometri. for 8. klasse. Geert Cederkvist

Elektromagnetisme 8 Side 1 af 8 Magnetfelter 1. Magnetisk induktion. To punktladninger og q påvirker (i vakuum) som bekendt hinanden med en. qq C.

Densitet (= massefylde, massetæthed, engelsk: mass density )

Løsningsforslag Mat B August 2012

Relativitetsprincippet i Newtons fysik

Pythagoras sætning. I denne note skal vi give tre forskellige beviser for Pythagoras sætning:

PIA JENSEN, 3.X MANDAG DEN 20. NOVEMBER 2006 ØVELSERNE ER UDFØRT MANDAG DEN 23. OKTOBER 2006 I SAMARBEJDE MED JESPER OG TOVE FYSIKRAPPORT SKRÅT KAST

POPCORN. Lærervejledning:

Vektorer. koordinatgeometri

En studerende der har gennemført Geodæsi elementet af kurset vil kunne følgende:

Løsninger til eksamensopgaver på B-niveau 2017

Randers Kommune MILJØ & TEKNIK * EJENDOMSSERVICE * LAKSETORVET * INDGANG E *

Differentialregning med TI-Interactive! Indledende differentialregning Tangenter Monotoniforhold og ekstremum Optimering Jan Leffers (2009)

Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe de første 7 opgaver over. Skitser det omdrejningslegeme, der fremkommer, når grafen for f ( x)

Projektering - TwinPipes. Version

Heliumballoner og luftskibe Projektbeskrivelse og produktkrav

Justering af skærmopløsningen

Matematik A. Højere teknisk eksamen

Grafmanipulation. Frank Nasser. 14. april 2011

Lastkombinationer (renskrevet): Strøybergs Palæ

Grafisk bestemmelse - fortsat Støttepunkter. Grafisk bestemmelse y. giver grafen. Niveaukurver og retning u = ( 1

Vinkelrette linjer. Frank Villa. 4. november 2014

Velkommen i koldbøtten

Bernoulli s lov. Med eksempler fra Hydrodynamik og aerodynamik. Indhold

LotusLive. LotusLive Engage og LotusLive Connections Brugervejledning

Elementær Matematik. Funktioner og deres grafer

Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe de første 7 opgaver over. Skitser det omdrejningslegeme, der fremkommer, når grafen for f ( x)

Diffusion over membraner Hvor vil molekylerne være? Simple/komplexe systemer. Veterinær biofysik kapitel 8 Forelæsning 2

Vektorer og lineær regression

Egenlast: Tagkonstruktionen + stål i tag - renskrevet

Vektorer og lineær regression. Peter Harremoës Niels Brock

Prisdannelse. Udbud, efterspørgsel og elasticitet. Thomas Schausen og Morten Damsgaard-Madsen

Konstruktive nyheder November 2012

Den elektrodynamiske højttaler

DesignMat Komplekse tal

Grønland. Matematik A. Højere teknisk eksamen

Integralregning med TI-Interactive! Stamfunktioner Integraler Arealer Jan Leffers (2005)

Danmarks Tekniske Universitet

Danmarks Tekniske Universitet

Elementær Matematik. Trigonometriske Funktioner

Løsningsforslag MatB December 2013

Matematik B. Studentereksamen

Løsninger til eksamensopgaver på B-niveau 2018

En mekanisk analog til klassisk elektrodynamik

Dansk Patchworkforening 2011

koordinatsystemer og skemaer

1 monotoni & funktionsanalyse

Analytisk plangeometri 1

Lineær algebra 4. kursusgang

Danmarks Tekniske Universitet

VUC Vestsjælland Syd, Slagelse Nr. 2 Institution: Projekt Vejanlæg. Matematik B-niveau Differentialregning

Bølgeudbredelse ved jordskælv

gudmandsen.net 1 Parablen 1.1 Grundlæggende forhold y = ax 2 bx c eksempelvis: y = 2x 2 2x 4 y = a x 2 b x 1 c x 0 da x 1 = x og x 0 = 1

Besvarelser til Calculus og Lineær Algebra Globale Forretningssystemer Eksamen - 3. Juni 2014

- I, OM OG MED MATEMATIK OG FYSIK

Delprøve 1 UDEN hjælpemidler Opgave 1 Der er givet to trekanter, da begge er ensvinklet, da er forstørrelsesfaktoren

Det skrå kast - med luftmodstand. Erik Vestergaard

Eksamen i fysik 2016

Impuls og kinetisk energi

NANO-SCIENCE CENTER KØBENHAVNS UNIVERSITET. Se det usynlige. - øvelsesvejledninger

Rejsen over Limfjorden

Bølger Ved en bølge forstås udbredelsen af en forstyrrelse i et medium.

Løsninger til eksamensopgaver på B-niveau maj 2016: Delprøven UDEN hjælpemidler 4 4

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2017

Vektorfunktioner. (Parameterkurver) x-klasserne Gammel Hellerup Gymnasium

Transkript:

Crling fysik Dette er en artikel fra in hjeeside: www.olewitthansen.dk Ole Witt-Hansen 08

Indhold. Elastisk stød.... Centralt elastisk stød..... Masseidtpnkts systeet. : Centre of ass...3 3. Crling fysik...4 3. Ikke centralt stød i -systeet...7 3. Eksepel...9

Crling fysik. Elastisk stød Crling er et glirende eksepel på illstration af et ikke centralt elastisk stød elle to identiske legeer ed cirklær for so beæger sig på et nderlag næsten den friktion. Det ikke centrale elastiske stød er iidlertid - både ateatik og fysisk - betydelig ere kopliceret at analysere end det centrale stød. Centralt stød ar indtil 988 en del af pens i fysik på højt niea en da det jo ikke er tilfældet længere indleder i ed at analysere det centrale elastiske stød også for at introdcere nogle grndlæggende begreber og fastlægge en notation.. Centralt elastisk stød Enet er behandlet dførligt i lærebogen: Eleentær Fysik afsnittet: Iplsbearelse ed stød en her il i blot nøjes ed at dregne hastighederne efter stødet når asserne af de to legeer og deres hastigheder før stødet er kendte. Vi ser derfor på et centralt elastisk stød elle to legeer og. Centralt stød betyder at de to legeer beæger sig langs den sae rette linie før og efter stødet og af den grnd skal i dlade ektor sybolerne en i stedet ed at regne hastighederne ed fortegn. Vi betegner konsekent hastigheder før stødet ed og hastigheder efter stødet ed bogstaet. Fysiske størrelser der hører til legee betegnes ed indeks og tilsarende for legee. For eksepel er hastigheden af legee efter stødet. For at holde det ateatiske på et passende niea skal i først antage at legee er i hile før stødet så = 0. Bagefter skal i betragte et stød hor begge legeer er i beægelse før stødet. For et ilkårligt stød gælder der altid iplsbearelse en for et elastisk stød gælder der også bearelse af den kinetiske energi.. I : Iplsbearelse hor = 0 II : Bearelse af kinetisk energi Vi il n forsøge at løse disse to ikke lineære ligninger for at bestee og so er hastighederne efter stødet. Derfor laer i nogle ateatiske oskrininger: I :. II : I : I ligningerne til højre diiderer i II ed I og får: II :

Crling fysik I : I : II 0 II 0 : : I 0 I II : Fra I+II kan i bestee og derefter ed at indsætte i. :.3 0 Fra.3 kan i se at hastighederne efter stødet og kan beregnes når i kender hastigheden før stødet og de to asser og. Løsningen = 0 er ateatisk korrekt en er den fysisk interesse da et betyder at legeerne passerer hinanden den at ekselirke. Af dtrykkene fregår at altid er ensrettet ed ens er ensrettet ed his > edløb og odsat rettet his < refleksion. His = ser an at = og at =0. De to legeer bytter hastigheder et fænoen der er elkendt fra billard spil. His i n antager at er endelig stor i forhold til en bold raer et gl så kender i resltatet so også kan ises d fra ligningerne.3 ed at diidere ed i tæller og næner og anende at forholdet : er nl..4 0 Glet blier liggende og bolden springer tilbage ed den sae hastighed. Vi har taget dette ed fordi i skal anende resltatet i den kinetiske olekylteori hor olekyler støder od æggen af en beholder. Det generelle tilfælde hor begge legeer er i beægelse før stødet kan løses efter den sae etode ed anendelse af kn lidt ere ateatisk snilde. Resltatet er: I : Iplsbearelse hor <> 0 II : Bearelse af den kinetiske energi I : II :

Crling fysik 3 : I : II Ved at diidere II ed I: : I : II : I : II : I : II Her af følger dtrykket for. Udtrykket for findes på helt tilsarende åde..5 Indsættes =0 ses efter en indre redktion at an genfinder resltatet.3.. Masseidtpnkts systeet. : centre of ass Masseidtpnktet for et syste af to partikler og er defineret ed ligningen: r r r His partiklerne har hastighederne og sat asserne og så er hastigheden af asseidtpnktet -systeet giet ed ligningen:.5 Vi skal konsekent betegne hastighederne relatit til -systeet ed en apostrof. Så i har:.6 Og på helt sae ade: Vi noterer os at iplsen af systeet i -systeet er nl.

Crling fysik 4.7 p p 0 So betyder at: og his asserne er ens: So iser at i -systeet har de to asser odsat rettede hastigheder. His asserne er lige store så er hastighederne det også så efter stødet får i præcis de sae ligninger his i blot erstatter ed. Beærk at ligningerne oenfor gælder had enten stødet er centralt eller ej. His legee er i hile før stødet så blier ligningerne ere siple. and 3. Crling fysik Vi skal herefter betragte to identiske cirklære legeer f.eks. to crling sten eller to billard kgler so støder saen i et ikke centralt elastisk stød og hor det ene legee er i hile før stødet. Det generelle tilfælde blier for ateatisk kopliceret og har ikke så ange anendelser. Forålet er at bestee de to legeers afbøjningkler og hastigheder efter stødet i laboratoriesysteet Lab-systeet. I dette syste kan an iidlertid ise at legeernes hastigheder efter stødet altid il ære inkelret på hinanden. Dette føler af energi og iplsbearelse. og og Vi ser at hastighederne danner en trekant so opfylder Pythagoras sætning og derfor:. Noget der gælder for såel crling sten so billardkgler. På figren nedenfor er skitseret et sådant stød i Lab-systeet. Vores ål er at bestee φ hor φ = 90 - φ tilsaen ed og og alt saen dtrykt ed og stødparaeteren ρ so er den inkelrette afstand elle centrene for de to legeer.

Crling fysik 5 Ikke centralt elastisk stød i Lab-systeet. Det iser sig at det ikke er ateatisk frekoeligt at finde hastighederne efter stødet i Labsysteet så i il i stedet betragte stødet i -systeet og drage fordel af de syetri egenskaber der er forbndet ed dette syste. Nedenfor er på figren ist det sae stød i -systeet. Vi har forsynet tegningen ed et koordinatsyste so har begyndelsespnkt i kontaktpnktet elle de to legeer og hor x-aksen går genne centrene for de to legeer så y-aksen er tangent til de to cirklære legeer. Idet de to legeer har sae asse er.

Crling fysik 6 Idet stødet i -systeet for hert af de to legeer sarer til et stød od en æg er det eneste der sker at x-koordinaten skifter fortegn. At dette er tilfældet kan også ses direkte d fra energi og iplsbearelse i -systeet. Iplsbearelse gier: og og energibearelse: Af typografiske grnd har i deladt apostroffen i denne ligning Og dered:. Disse ligninger gælder faktisk stadig i -systeet sel o de to legeer ikke har sae asse idet det følger af iplsbearelse og energibearelse. 0 0 For et elastisk centralt stød i -systeet opfører legeerne sig o de har rat en r. For et centralt stød i Lab-systeet hor = 0 er hastighederne efter stødet giet ed.3. Vi beregner så hastighederne i -systeet: and 0 Ud fra disse ligninger kan i sltte at: 0 0 and

Crling fysik 7 3. Ikke centralt stød i -systeet For et centralt stød i -systeet blier de to legeer reflekteret på sae åde so his de raer en æg og det sae sker i -systeet for et ikke centralt stød. Fra figren oenfor i -systeet kan i se: and and and Og idet: Laboratoriesysteet har x-aksen rettet langs det indkoende legee crling sten. I Lab-systeet har i: 0 Og ligeledes i Lab-systeet. Beærk på grnd af orienteringen af Lab-systeet er spredningklen 80. 0 0 80 80 80 80 Vi transforerer så hastighederne til Lab-systeet His i sætter får i: 0 0 0 og So i transforerer til Lab-systeet 0 0 Vi noterer os at de to hastigheder er inkelret på hinanden idet: 0 Spredningklen for er giet ed: 4

Crling fysik 8 tan y x tan eller x y y Disse dtryk er iidlertid ikke så interessante his det ikke kædes saen ed stødparaeteren: r x r x tan og x tan x Endelig il i godt kende farten af de to crling sten eller billardkgler efter stødet: x x Nedenfor er ist en coptergenereret graf so iser spredningklen so fnktion af r x.

Crling fysik 9 3. Eksepel Et opslag på Google oplyser at crling stenene har en okreds på ax 9.4 c? og der ed en 9.4 c radis r 4. 5 c Med en hastighed på.0 /s og en stødparaeter sarende til en radis så x = 0.5 finder i spredningklen for : 0 0 x. 30. Og hered: 60 Og farten af de to sten efter stødet: x 3 / s og x 0 / s 0 His stødparaeteren er 09 r : x 0. 9 så blier resltaterne: 5.. x 0.87 / s og x.8 / s Crling drejer sig o helt ekstre isel baseret præcision. 8 Vi skal forsøge at beregne hor eget spredningklen ændrer sig his x får en tilækst x 00 ed x =05 so sarer til: 45 c og 0 9 c. Vi har: x så d x og x dx x og hered: d x 80 0 dx x 0 66 x x x His stenen glider så il det sare til en ændring inkelret på retningen på 0 066 0 069 og det il sare til en forskydning inkelret på beægelsesretningen på 80 5 c. Vi skal dernæst bestee den inkelrette afigelse fra beægelsesretningen i beægelsen på den 40 lange bane når stenen blier sendt af sted ed en afigelsen på inklen er blot 0..0 0 40 0 70. 80 Det har derfor altid ndret ig hordan crling spillerne bærer sig ad. Resltaterne er dledt ed tanke på crling sten en de il også gælde for billard kgler. 4. Billard hor begge kgler er i beægelse før stødet His begge kgler ed ens asse er i beægelse før stødet er analysen i den sae bortset fra at er forskellig fra. Lad os antage at 0 ens

Crling fysik 0 0 0 Efter stødet i -systeet gælder so før og. and Vi skrier da koordinaterne i laboratorie-systeet. Det er helt det sae so før. 80 80 80 80 0 0 His i sætter får i: og Transforerer i tilbage til Lab-systeet Hor Det er natrligis ligt at bestee et dtryk for spredningklen for begge billard kgler en so det fregår blier dtrykket helt igenneskelig.