 |
|
Застосування законів збереження до ударів куль.
Ударом називається несподівана зміна руху тіла в наслідок зіткнення його з іншим тілом.
Пряма, що проходить через точки дотику тіл А і В при ударі і перпендикулярно до дотичної точки удару називається MN лінією удару.
 |
Якщо лінія удару проходить через центри мас тіл, то удар називається центральним.
Відношення відносної швидкості куль після зіткнення до відносної швидкості після зіткнення називається коефіцієнтом відновлення 
.
|
|
|
|
, (1)
якщо 
, то удар називається абсолютно не пружний.
- удар називається абсолютно пружний.
6.1. Абсолютно не пружний удар.
Нехай маси двох куль, що ударяються, 
і 
, а їх швидкості до зіткнення – відповідно 
і 
. Після зіткнення – 
і 
.
Якщо , тоді 
Застосуємо закон збереження імпульсу:
звідки 
(2)
Застосуємо закон перетворення механічної енергії:
(3)
=> 
(4)
Якщо одне з тіл нерухоме, то 
і 
(5)
Нехай треба, щоб в результаті удару відбулося якомога більше переміщення нерухомого тіла. Тоді втрати енергії на виконання роботи деформації повинні бути якомога менше, а це можливо, якщо 
.
Якщо метою удару є деформація тіла(наприклад, при подрібненні яких-небудь тіл), необхідно, щоб більша частина кінетичної енергії тіла, що вдаряє, витрачалась на роботу деформації, тобто 
по можливості було близьке до одиниці. Це буде у випадку, коли 
, тобто 
.
6.2. Абсолютно пружний удар.
В цьому випадку .
Тому не повинно бути ніяких витрат кінетичної енергії, бо не відбувається деформацій.
Застосовні і закон збереження імпульсу і закон збереження механічної енергії.
(1)
Знаходимо 
Якщо 
, тоді 
; 
, тобто кулі обміняються швидкостями.
6.2.1 Відкриття нейтрона.
В 1932 р. Чедвік досліджував властивості незаряджених частинок, що випромінювались шматком берилія, який бомбардувався альфа-частинками.
Коли частинки пропускаються крізь газ, природно чекати, що між цими невідомими частинками і ядра атомів газу повинні відбуватися лобові зіткнення(центральний удар). Для виділення саме таких зіткнень детектор розміщувався на лінії виходу частинок, що випромінювалось берилієм(мал.1)
Так як Чедвік не знав ні маси, ні швидкості частинок, що вивчались, для одержання необхідної інформації, він пропускав ці частинки крізь два різних гази з відомими масами атомів. Він використав водень(ядра мають масу 
, тобто масу протона) і азот(маса ядра дорівнює 14 ).
Для водню: 
Для азоту: 
Тоді 
Вимірявши відношення швидкостей ядер, що вилітають з газу, Чедвік отримав значення порядку 7,5
Отже, це незаряджена частина, маса якої приблизно дорівнює масі протона.