Definisi Tabrakan Inelastik Sempurna dalam Fisika

Tabrakan inelastik sempurna - juga dikenal sebagai tabrakan sepenuhnya inelastik - adalah di mana jumlah maksimum energi kinetik telah hilang selama tabrakan, menjadikannya kasus yang paling ekstrem tabrakan tidak elastis. Meskipun energi kinetik tidak dilestarikan dalam tabrakan ini, momentum dilestarikan, dan Anda dapat menggunakan persamaan momentum untuk memahami perilaku komponen dalam sistem ini.

Dalam kebanyakan kasus, Anda dapat mengetahui tumbukan yang benar-benar tidak elastis karena benda-benda di tumbukan "menempel" bersama-sama, mirip dengan tackle di Sepak bola Amerika. Hasil dari tabrakan semacam ini adalah objek yang lebih sedikit untuk ditangani setelah tabrakan daripada yang Anda miliki sebelum itu, seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut untuk tabrakan inelastis sempurna antara dua benda. (Meskipun dalam sepak bola, mudah-mudahan, kedua benda itu terpisah setelah beberapa detik.)

Persamaan untuk tumbukan tidak elastis sempurna:

m₁v_1i + m₂v_2i = ( m₁ + m₂) v_f

Anda dapat membuktikan bahwa ketika dua benda saling menempel, akan ada kehilangan energi kinetik. Anggap itu yang pertama massa, m₁, Bergerak dengan kecepatan v_saya dan massa kedua, m₂, Bergerak dengan kecepatan nol.

Ini mungkin tampak seperti contoh yang benar-benar dibuat-buat, tetapi perlu diingat bahwa Anda dapat mengatur sistem koordinat Anda agar bergerak, dengan titik asal ditetapkan di m₂, sehingga gerakan diukur relatif terhadap posisi itu. Situasi apa pun dari dua objek yang bergerak dengan kecepatan konstan dapat dijelaskan dengan cara ini. Jika mereka mempercepat, tentu saja, segalanya akan menjadi jauh lebih rumit, tetapi contoh sederhana ini adalah titik awal yang baik.

m₁v_saya = (m₁ + m₂)v_f
[m₁ / (m₁ + m₂)] * v_saya = v_f

Anda kemudian dapat menggunakan persamaan ini untuk melihat energi kinetik di awal dan akhir situasi.

K_saya = 0.5m₁V_saya²
K_f = 0.5(m₁ + m₂)V_f²

Ganti persamaan sebelumnya untuk V_f, mendapatkan:

K_f = 0.5(m₁ + m₂)*[m₁ / (m₁ + m₂)]²*V_saya²
K_f = 0.5 [m₁² / (m₁ + m₂)]*V_saya²

Atur energi kinetik sebagai rasio, dan 0,5 dan V_saya² membatalkan, serta salah satu dari m₁ nilai, meninggalkan Anda dengan:

K_f / K_saya = m₁ / (m₁ + m₂)

Beberapa analisis matematika dasar akan memungkinkan Anda untuk melihat ekspresi m₁ / (m₁ + m₂) dan melihat bahwa untuk benda dengan massa, penyebut akan lebih besar dari pembilang. Setiap benda yang bertabrakan dengan cara ini akan mengurangi total energi kinetik (dan total kecepatan) dengan rasio ini. Anda sekarang telah membuktikan bahwa tabrakan dari dua benda menghasilkan hilangnya total energi kinetik.

Contoh umum lain dari tabrakan tidak elastis sempurna dikenal sebagai "pendulum balistik," di mana Anda menangguhkan objek seperti balok kayu dari tali untuk menjadi target. Jika Anda kemudian menembakkan peluru (atau panah atau proyektil lainnya) ke dalam target, sehingga ia menanamkan dirinya ke dalam objek, hasilnya adalah objek itu berayun ke atas, melakukan gerakan pendulum.

Dalam hal ini, jika target diasumsikan sebagai objek kedua dalam persamaan, maka v_2saya = 0 mewakili fakta bahwa target awalnya diam.

m₁v_1i + m₂v_2i = (m₁ + m₂)v_f
m₁v_1i + m₂ (0) = (m₁ + m₂)v_f
m₁v_1i = (m₁ + m₂)v_f

Karena Anda tahu bahwa pendulum mencapai ketinggian maksimum ketika semua energi kinetiknya berubah menjadi energi potensial, Anda dapat menggunakan ketinggian itu untuk menentukan energi kinetik itu, gunakan energi kinetik untuk menentukan v_f, dan kemudian gunakan itu untuk menentukan v_1saya - atau kecepatan proyektil tepat sebelum benturan.