Impulsi ja kokkupõrgete labor
Simuleeri 1D vankrite põrkeid, et uurida impulsi jäävust, kineetilise energia muutusi ja põrkekoefitsienti.
Spocki taseme ülevaade 🖖
Igas suletud süsteemis säilib impulss alati Newtoni kolmanda seaduse tõttu: jõud, millega Vanker 1 mõjutab Vankrit 2, on võrdne ja vastassuunaline jõuga, millega Vanker 2 mõjutab Vankrit 1. Kineetiline energia säilib aga ainult täiesti elastsete põrgete korral (e = 1). Reaalsetes makroskoopilistes põrgetes hajub energia alati soojusenergiaks, heliks ja materjali deformatsiooniks (e < 1). Subatomaarsel tasandil on gaasimolekulide vahelised põrked täiesti elastsed, mistõttu gaasid ei koondu lõpuks põrandale staatilise aine külmade lompide kujul.
Üks arv, mis määrab põrke 🖖
Põrketegur e on selle tööriista peamine juhtnupp. See on lihtsalt eemaldumiskiirus jagatud lähenemiskiirusega: e = 1 tähendab täiuslikku tagasipõrget (kummipall), e = 0 aga seda, et vagunid jäävad kokku kleepuma nagu märg savi. Seda saab kodus mõõta — lase pall kukkuda ja jaga põrkekõrgus kukkumiskõrgusega, mis võrdub e²-ga. Korvpall, mis põrkab tagasi umbes 64% oma kukkumiskõrgusest, on e ≈ 0.8.
Voyager 2 mängis Jupiteriga piljardit 🖖
Kosmoseaparaadi gravitatsiooniabi manööver järgib täpselt neid reegleid, ilma et miski üldse kokku puutuks. Planeedi taustsüsteemis on möödalend täiuslikult elastne (e = 1): sond lahkub sama kiirusega, millega saabus, ainult suund muutub. Päikese taustsüsteemis võib ta aga saada peaaegu kahekordse planeedi orbitaalkiiruse. Nõnda kogus Voyager 2 Jupiteri juures umbes 10 km/s — laenatuna planeedi orbitaalliikumisest, mis vastutasuks aeglustus täiesti tühise koguse võrra.
Näiteülesanded
- Piljardipallide põrge - Võrdsed massid, e=1: kiirused vahetuvad täpselt (+3 → -3 ja -3 → +3) — klassikaline elastne piljardipallide vahetus.
- Mitteelastne kleepuv põrge - m1=2 kg kiirusel 3 m/s põrkab paigalseisvale m2=3 kg-le, e=0: need jäävad kokku ja liiguvad edasi kiirusel 1,2 m/s.
- Raske tabab kerget - m1=8 kg põrkab elastselt paigalseisvale m2=1 kg-le: raske vanker aeglustub vaevu (3→2,33 m/s), samas kui kerge kihutab minema kiirusel 5,33 m/s.
- Kerge põrkub raskelt tagasi - m1=1 kg põrkab elastselt paigalseisvale m2=8 kg-le: kerge vanker põrkab tagasi (3→-2,33 m/s), samas kui raske hakkab vaevu liikuma (0→0,67 m/s).
- Bumper-auto reaalne põrge - e=0,5: m1=3 kg kiirusel 4 m/s kohtub m2=2 kg-ga kiirusel -2 m/s: osaliselt elastne põrge hajutab ~58% kineetilisest energiast — realistlik põrkeauto kokkupõrge.