Discutons de quelques faits détaillés sur une collision super élastique, comment et où se produit-elle, quelques exemples et faits détaillés.

Les collisions super élastiques sont celles dans lesquelles la particule en collision ne perd pas son énergie cinétique, mais gagne une certaine énergie cinétique de la particule avec laquelle elle entre en collision et accélère à un rythme plus rapide après la collision.

Qu'est-ce qu'une collision super élastique

La collision est dite élastique lorsque la quantité de mouvement et l'énergie cinétique de l'objet après la collision sont conservées. Il peut y avoir perte ou gain d'énergie lors de la collision des objets.

Une collision dans laquelle il n'y a pas de perte d'énergie à la place de l'objet gagne une quantité supplémentaire d'énergie, puis la collision est dite super-élastique. Cet apport auxiliaire d'énergie cinétique peut être le résultat de la conversion de l'énergie potentielle de l'objet en énergie cinétique.

Où se produit la collision super élastique

La plupart des collisions dans la nature sont collisions inélastiques où l'énergie cinétique de l'objet en collision est convertie en une autre forme d'énergie.

Eh bien, une collision super élastique se produit principalement dans des réactions explosives comme des fissions nucléaires, des réacteurs, des supernovas, des explosions, etc. qui créent un impact critique. Il s'agit d'un résultat dû à un gain de la quantité supplémentaire d'énergie cinétique sans aucune perte d'énergie. Lors d'une collision, un objet reçoit ensuite l'énergie de l'objet avec lequel il entre en collision, ce qui dépasse l'énergie cinétique de l'objet.

Formule de collision super élastique

Considérons deux molécules de masse m₁ et m₂. Une molécule de masse m₁ se rapproche de l'infini avec la vitesse u₁ et heurte la masse m₂ se déplaçant à la vitesse u₂. Après une collision, les deux masses s'éloignent l'une de l'autre en faisant un angle avec un plan avec des vitesses v₁ et v₂.

Dans une collision élastique, la quantité de mouvement des particules avant et après une collision est conservée, donc donnée par la relation

m₁u₁+m₂u₂=m₁v₁+m₂v₂

Où m₁, m₂ sont les masses des particules 1 et 2 respectivement

u₁, u₂ sont les vitesses initiales de la particule avant la collision, et

v₁, v₂ sont les vitesses finales des particules après collision.

La quantité de mouvement de la molécule en collision après une collision sera supérieure à la quantité de mouvement de la molécule avant la collision.

m₁u₁<m₁v₁

Ce qui implique que u₁<v₁

Et l'énergie cinétique de la particule dans la collision est

1 / 2 m₁u₁²+1/2 m₂u₂²=1/2m₁v₁²+1/2 m₂v₂²

Depuis toi₁<v₁, l'énergie cinétique de la molécule en collision après la collision sera augmentée.

1 / 2 m₁u₁²<1/2 m₁v₁²

Cela signifie que l'énergie associée à la molécule 2 sera réduite car elle transférera son énergie potentielle à la molécule 1 qui se convertira en énergie cinétique.

Exemple de collision super élastique

Discutons de quelques exemples de collision super élastique pour mieux comprendre le terme.

Fission nucléaire

La fission est le processus de division d'un réactif en deux ou plusieurs produits. Un noyau de l'atome se divise en deux ou plusieurs noyaux lorsqu'un photon hautement énergétique entre en collision avec les noyaux.

Un photon s'approchant de l'infini transporte de l'énergie cinétique avec lui, en bombardant avec le noyau, il libère son énergie au noyau en raison de laquelle le noyau devient instable. Il en résulte une scission du noyau en deux noyaux filles libérant le photon.

La masse du noyau est réduite de moitié et l'énergie potentielle du noyau est convertie en énergie cinétique et donc l'énergie cinétique finale délivrée dans un processus après la collision est élevée. Cette technique est utilisée dans les armes nucléaires, dans les réacteurs nucléaires pour produire une énorme énergie.

Alliages à mémoire de forme

Les alliages à mémoire de forme sont des matériaux super élastiques fabriqués à une température spécifique. L'alliage est moulé dans une forme particulière tout en chauffant, en maintenant une certaine température et en le refroidissant rapidement. Cette forme est mémorisée par l'alliage.

Un objet change de forme lorsqu'une charge externe lui est imposée, mais reprend sa forme une fois que la charge est retirée et exposée à la même température à laquelle elle a été formée. Cette superélasticité est un processus réversible.

Les alliages Cuivre-Aluminium-Nickel et Nickel-Titane sont principalement utilisés comme alliage à mémoire de forme. Le nickel-titane est l'un de ces alliages à mémoire de forme utilisé dans la fabrication de fils orthodontiques.

Bombe à l'uranium

L'uranium-235 est un atome hautement radioactif et dégage une grande quantité d'énergie lors de sa fission, c'est pourquoi il est principalement utilisé dans les réacteurs et les explosifs.

Ceci est similaire à la fission nucléaire, le neutron lorsqu'il entre en collision avec l'atome d'uranium-235, l'énergie cinétique du neutron est transférée sur un atome d'uranium et devient instable en raison d'une disponibilité supplémentaire de neutrons. Ce neutron recule avec l'atome.

L'atome très instable se divise en deux noyaux filles illustrés dans le diagramme ci-dessus, libérant trois noyaux libres qui réagissent ensuite avec un autre atome d'uranium pour la fission. Cette réaction dégage une énorme quantité d'énergie et de chaleur dans l'environnement, c'est donc une réaction exothermique.

Printemps

Le ressort lorsqu'il est comprimé, stocke l'énergie potentielle en lui. En relâchant la pression de la corde, il dégage une grande quantité d'énergie potentielle sous forme d'énergie cinétique.

En savoir plus sur le printemps énergie potentielle.

Comète s'approchant du soleil

Le soleil a la force d'attraction gravitationnelle la plus élevée dans un solaire nebula et par conséquent la plupart des comètes s'approchant de la nébuleuse lointaine s'étendent autour du Soleil. Ils acquièrent suffisamment d'énergie potentielle grâce aux radiations émises par le Soleil et se dévient selon une voie parabolique. L'énergie cinétique de la comète après déviation est bien supérieure à son énergie cinétique à l'approche du Soleil.

L'impulsion est-elle conservée dans une collision élastique

L'impulsion est définie comme une force stimulée sur l'objet dans un intervalle de temps défini et donné par la formule

Je=FΔ t

Où je suis l'impulsion

F est une force

Δ t est un changement dans le temps.

L'impulsion est également égale à la variation de la quantité de mouvement de l'objet.

I=ΔP

Par conséquent, ΔP=F Δ t

Dans une collision élastique, le changement de quantité de mouvement de l'objet est égal à la différence entre la quantité de mouvement de l'objet avant et après la collision.

ΔP=m[V_f-V_i]

Où m est une masse de l'objet en collision.

V_f est la vitesse finale de l'objet

V_i est la vitesse initiale de l'objet

Par conséquent,

F Δ t= m[V_f-V_i]

L'impulsion sur l'objet lors d'une collision peut être découverte en trouvant la différence entre les vitesses de l'objet avant et après la collision.

Il est évident qu'il y a une impulsion sur la collision sur les deux objets, mais en raison de la force de réaction opposée, l'impulsion est réduite et annulée. Dans la plupart des cas, il y a un léger changement dans la quantité de mouvement de l'objet.

Comment résoudre une collision parfaitement élastique

Dans une collision parfaitement élastique, il n'y a pas de perte de l'énergie cinétique de l'objet après la collision. La quantité de mouvement et l'énergie cinétique de l'objet dans une collision parfaitement élastique sont conservées.

Considérons une particule de masse m₁ accélérant à une vitesse u₁ frappe la particule de masse m₂ se déplaçant avec la vitesse u₂, alors la quantité de mouvement de la particule 1 est m₁ u₁ et celle de la particule 2 est m₂u₂. La particule 1 s'approche de la particule 2 et entre en collision avec elle, créant un impact net nul et les deux particules 1 et 2 gagnent en vitesse v₁ et v₂ respectivement et détourner dans deux directions différentes.

Puisque la quantité de mouvement des particules est conservée avant et après collision

m₁u₁+m₂u₂= m₁v₁+m₂v₂

Il n'y a pas de perte d'énergie cinétique des particules, donc l'énergie cinétique avant et après la collision reste inchangée.

1 / 2 m₁u₁+1/2 m₂u₂=1/2m₁v₁+1/2 m₂v₂

m₁(u₁-v₁)=m₂(v₂-u₂)

m1/m2=v₂-u₂/u₁-v₁

En savoir plus sur Plus de 8 exemples de collisions parfaitement élastiques : faits détaillés et FAQ.

Foire aux Questions

Q1. Un objet A de masse 5 kg entre en collision avec l'objet B au repos à une vitesse de 3 m/s. Après la collision, les deux objets se déplacent à une vitesse de 0.8 m/s. Quelle est la masse de l'objet B ? Quelle est l'impulsion sur l'objet due à la collision?

Donné : m₁=5 kg

m₂=?

u₁=3 m/s

u₂=0

v₁=v₂=0.8 m/s

Depuis, le l'élan est conservé dans la collision

m₁u₁+m₂u₂=m₁v₁+m₂v₂

5* 3+m₂*0=5*0.8+mois₂* 0.8

15+0=4+mois₂* 0.8

11=mois₂* 0.8

m₂=11/0.8=13.75kg

La masse de l'objet 2 est de 13.75 kg.

La quantité de mouvement totale de l'objet avant la collision est

P_initiale=m₁u₁+m₂u₂=5*3+13.75*0=15

P_finale=m₁v₁+m₂v₂ = 5*0.8 + 13.75 * 0.8 = 4+11 = 15

L'impulsion sur l'objet due à la collision est

Je = ΔP=P_finale - P_initiale = 15-15 = 0

Par conséquent, il n'y a pas d'impulsion conservée dans la collision.

Quelle est l'impulsion due à la collision?

Une impulsion est la durée de la force appliquée sur les particules lors de la collision.

Il est également défini comme le changement de quantité de mouvement des objets avant et après une collision et est égal à la force imposée par l'objet pour une durée de temps finie.

Comment l'impulsion diffère-t-elle dans une collision parfaitement élastique et une collision super élastique ?

La la quantité de mouvement de l'objet est conservée d'où l'impulsion devient nulle dans une collision parfaitement élastique.

Dans une collision super élastique, la quantité de mouvement de l'objet augmente après la collision à mesure que l'énergie cinétique excelle, donc l'impulsion est positive.

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