Физика судара аутомобила

Током аутомобилске несреће, енергија се преноси са возила на оно што удари, било да је то друго возило или непомични објект. Овај пренос енергије, зависно од променљивих који мењају стање кретања, може проузроковати повреде и оштетити аутомобиле и имовину. Предмет који је погођен или ће апсорбирати енергијски притисак на њега или ће га можда пребацити назад у возило које га је погодило. Фокусирање на разлику између сила и енергије може вам помоћи објаснити физику која је укључена.

Судари у аутомобилу јасни су примери како Невтонови закони кретања посао. Његов први закон кретања, који се назива и законом инерције, предвиђа да ће неки предмет у покрету остати у покрету, ако на њега не делује спољна сила. Супротно томе, ако је објект у мировању, остаће у мировању док на њега не дјелује неуравнотежена сила.

Размотрите ситуацију у којој се аутомобил А судари са статичким, непробојним зидом. Ситуација започиње аутомобилом који путује брзином (в) и након судара са зидом који се завршава брзином од 0. Сила ове ситуације дефинисана је Њутоновим другим законом кретања, који користи једнаџбу силе једнаке масовној путањи убрзања. У овом случају, убрзање је (в - 0) / т, где је т кад год је потребно аутомобилу А да се заустави.

Аутомобил врши ову силу у правцу зида, али зид, који је статичан и неломљив, врши једнаку силу на аутомобил, по Невтоновом трећем закону кретања. Ова једнака сила је оно што изазива аутомобиле да се током судара побуне.

Важно је напоменути да је ово идеализовани модел. У случају аутомобила А, ако се закуца у зид и одмах заустави, то би било а савршено нееластичан судар. Будући да се зид уопште не разбија или помера, пуна сила аутомобила у зид мора негде да иде. Или је зид толико масиван да убрзава, или помера неприметну количину, или се уопште не помера, у ком случају је сила судара делује на аутомобил и целу планету, чија је последња очигледно толико масивна да су ефекти занемарљиво.

У ситуацији када се аутомобил Б судари са аутомобилом Ц, имамо различита разматрања силе. Под претпоставком да су аутомобил Б и аутомобил Ц комплетно огледала једни другима (опет, ово је веома идеализована ситуација), они би се сударали једно у друго идући потпуно у исто време брзина али у супротним смеровима. Из очувања замаха знамо да се обоје морају одморити. Маса је иста, дакле, сила коју доживљавају аутомобил Б и аутомобил Ц је идентична, а исто тако и једнака оној која делује на аутомобил у случају А у претходном примеру.

Ово објашњава силу судара, али постоји други део питања: енергија у судару.

Сила је векторски количина док кинетичке енергије је скаларна количина, израчунато формулом К = 0,5мв². У другој горњој ситуацији, сваки аутомобил има кинетичку енергију К непосредно пред судар. На крају судара оба аутомобила су у мировању, а укупна кинетичка енергија система је 0.

Пошто су ово нееластичне сударе, кинетичка енергија се не чува, али укупна енергија увек се чува, тако да се кинетичка енергија „изгубљена“ у судару мора претворити у неки други облик, као што су топлота, звук итд.

У првом примеру где се креће само један аутомобил, енергија ослобођена током судара је К. У другом примеру, међутим, два се аутомобила крећу, тако да је укупна енергија ослобођена током судара 2К. Дакле, судар у случају Б је очигледно енергичнији од случаја А судар.

Размотрите главне разлике између две ситуације. На квантни ниво честице, енергија и материја могу се у основи мењати између стања. Физика судара аутомобила никада неће, ма колико енергична, емитирати потпуно нови аутомобил.

Аутомобил би у оба случаја доживео потпуно исту силу. Једина сила која делује на аутомобил је нагло успоравање брзине од в до 0 у кратком временском периоду, због судара са другим предметом.

Међутим, када се прегледа читав систем, судар у ситуацији са два аутомобила ослобађа двоструко више енергије од судара са зидом. Гласније је, врелије и вероватније. По свему судећи, аутомобили су се стопили једно у друго, комади су летели у случајним смеровима.

Због тога физичари убрзавају честице у сударачу за проучавање физике високих енергија. Чин сударања два снопа честица је користан јер код судара честица вас заправо не занима сила честица (коју заправо никада не мерите); уместо тога бринете о енергији честица.

Акцелератор честица убрзава честице, али то чини врло стварним ограничењем брзине диктирано брзином светлосне баријере из Ајнштајнова теорија релативности. Да се ​​из судара извуче мало додатне енергије, уместо да се сударају зраке честица блиске брзини са непокретни објекат, боље је да га сударате са другим снопом честица брзине готово светлости који иду супротно правац.

Са становишта честице, они се не толико "разбијају више", али када се две честице сударају, ослобађа се више енергије. У сударима честица, ова енергија може добити облик других честица, а што више енергије извучете из судара, то су чешће егзотичније.