2073 Rörelsemängden bevaras

Newtons tredje lag om kraft och motkraft samt impulslagen ger att rörelsemängden bevaras då två föremål kolliderar.

Mer allmänt gäller att rörelsemängden alltid bevaras för ett slutet system som saknar interaktion med omgivningen.

Rörelsemängd betecknas med p.

p = m ⋅ v

där

m är föremålets massa i [kg]

v är föremålets hastighet i [m/s]

Vid stötar bevaras rörelsemängden.

Exempel: två isdansare trycker ifrån

Två isdansare står vända mot varandra.

Rita figur.

De trycker ifrån. De väger 90 kg och 60 kg. Den tyngre får farten 3 m/s. Vilken fart får den lättare.

plan

Rörelsemängden bevaras.

lösning

Rörelsemängden vid start = 0

De åker åt var sitt håll. 90 kg åker åt vänster och 60 kg åker åt höger.

pstor = mstor ⋅ vstor = 90 ⋅ 3 = 270 [kg m/s]

pliten = mliten ⋅ vliten = 60 ⋅ v

Rörelsemängden bevaras medför:

Båda får lika stor rörelsemängd när de har tryckt ifrån.

60v = 270

division med 60 på båda sidor

v = 270/60 = 4,5 [m/s]

SVAR: 4,5 m/s

rimligt?

ja, hastigheten blir större på den lättare

Exempel: Bil påkörd av annan bil

En bil som väger 3500 kg kör in i en stillastående bil som väger 1500 kg.

Bilarna fortsätter framåt tillsammans efter kollisionen.

Från vittnen och bromsspår med mera kan man räkna ut den gemensamma farten till 17 m/s.

Hur fort körde den större bilen då den körde in i den mindre bilen.

känt

mstor = 3500 kg

mliten = 1500 kg

vefter = 17 m/s

plan

rörelsemängden bevaras

pföre = pefter

mstor ⋅ vstor = (mstor + mliten) ⋅ vefter

lösning

dividera med mstor på båda sidor

vstor = (mstor + mliten) ⋅ vefter / mstor

vstor = (3500 + 1500) ⋅ 17 / 3500 = 24,2857... ≈24 [m/s]

SVAR: 24 m/s

rimligt?

Rimligt att bilarna åker långsammare tillsammans.

Exempel: studsboll kastas på trälåda som står still

En studsboll kastas mot en trälåda som står still. Bollen studsar tillbaka mot lådan. Studsbollen har farten 20 m/s och väger 2 kg. Efter studsen har den farten 15 m/s åt motsatt håll. Bestäm lådans fart.

plan

Rörelsemängden bevaras.

pföre = pefter

Rörelsemängd

p = m v

m är massa i [kg]

v är hastighet i [m/s]

Positiv riktning åt höger. Det innebär att hastigheten är positiv åt höger, men negativ åt vänster.

lösning

pföre = pefter

pboll före + plåda före = pboll efter + plåda efter

2 ⋅ 20 + 100 ⋅ 0 = 2 ⋅ (-15) + 100 ⋅ v

40 = -30 + 100v

lägg till 30 på båda sidorna

70 = 100v

v = 70/100 = 0,7 [m/s]

SVAR: 0,7 m/s

Exempel: studsboll kastas på trälåda i rörelse

plan

Se uppgift ovan.

lösning

pföre = pefter

pboll före + plåda före = pboll efter + plåda efter

2 ⋅ 20 + 100 ⋅ 0,7 = 2 ⋅ (-15) + 100 ⋅ v

110 = -30 + 100v

lägg till 30 på båda sidorna

140 = 100v

v = 140/100 = 1,4 [m/s]

SVAR: 1,4 m/s

Uppgifter

Impuls sidan 166.

E: 538a, 39, 40a, 41

C: 538b, 42

Impuls sidan 170.

E: 547, 49, 51

C: 550,

Fler uppgifter

Impuls sidan 174.

C: 571ac, 577

Tips: friktionskraft = friktionstal ⋅ normalkraft (vid glid)

Problemlösning

Wallenbergs fysikpris.

2015:4 Frisim
lösning

2019:4 Låda på lastbil
lösning