Problem 6.42
หัวข้อ: การชน (Collisions)
ในการแกว่งของลูกตุ้มโมเมนตัมซึ่งแต่ละลูกมีมวล m เท่ากัน ถ้าเราแกว่งมวลลูกตุ้ม ด้วยการปล่อยให้ลูกตุ้มมีความเร็วขนาด v ซึ่งเป็นความเร็วที่น้อยมากๆ จนประมาณ ได้ว่าการชนกันของลูกตุ้มเป็นการชนแบบยืดหยุ่น จงแสดงว่าลูกตุ้มอีกฝั่งหนึ่งจะเด้ง ออกมาเท่ากับจำนวนและความเร็วขนาดเท่ากับลูกตุ้มที่เข้ามาชน?
คำตอบ
แก้สมการ \((1)\) และ \((2)\) จะได้ \(v´ = v\) และ \(N´ = N \;\blacksquare\)
แก้สมการ \((1)\) และ \((2)\) จะได้ \(v´ = v\) และ \(N´ = N \;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ
สมมติให้เริ่มต้นมีมวลจำนวน N ก้อนเข้ามาชนทางด้านซ้ายด้วยความเร็วขนาด v
หลังจากการชนมีมวลเด้งออกไปทางด้านขวาจำนวน N´ ก้อน ด้วยความเร็วขนาด v´
จาก \(Σ\vec{p}_{f}= \Sigma \vec{p}_{i}\)
\(N´mv´ = Nmv\)
\(N´ =\frac{Nv}{v´}\cdots \cdots (1)\)
เนื่องจากเป็นการชนแบบยืดหยุ่น
จะได้ \(ΣK_{f}= \Sigma K_{i}\)
\((N´m)v´^{2}=\frac{1}{2}\frac{1}{2}(Nm)v^{2}\)
\(N´v´^{2} = Nv^{2}\cdots \cdots (2)\)
แก้สมการ \((1)\) และ \((2)\) จะได้ \(v´ = v\) และ \(N´ = N \;\blacksquare\)