Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 9 dotazů obsahujících »srážka«
2) Čelní náraz dvou protijedoucích aut
11. 03. 2011
Dotaz: Dobrý den, Panuje obecné povědomí o tom, že při čelním nárazu dvou
protijedoucích aut se rychlosti a tím i účinky nárazu sčítají, jako by
se narazilo dvojnásobnou rychlostí do zdi. Myslím si že je to blbost,
zvlášť když vezmeme ideální podmínky ve smyslu dvou stejně těžkých
aut, jedoucích pro názornost stejnou rychlostí. Podle mne by měly být
účinky srovnatelné jako náraz kteréhokoli z těchto aut touto rychlostí do
pevné zdi. Bohužel to neumím dokázat. (Martin)
Odpověď:
Dobrý den. Vemme Vámi udávaný příklad dvou stejně těžkých aut jedoucích stejnou rychlostí proti sobě. Jelikož ani ti největší piráti silnic se nepohybují relativistickými rychlostmi, můžeme nahlížet na situaci pomocí klasické mechaniky a rychlosti prostě skládat. Jedna "relativita" ovšem zůstane, a to ta, že vůči každému z řidičů se ten druhý pohybuje rychlostí dvojnásobnou.
Pojem "účinky nárazu"je fyzikálně poněkud vágní a těžko hledat nějakou konkrétní veličinu, podle jejíž změny bychom mohli toto kvantitativně popsat. Toto tvrzení bych tedy nepovažoval za nějakou "fyzikální větu", nýbrž za jakési "první přirovnání". Jak lze tušit, ony účinky nárazu budou jistě záviset na více parametrech, než jen právě rychlosti (hmotnosti vozidel, jejich konstrukce, deformační zóna...). Čili tvrdit, že by čelní srážka dvou vozidel byla naprosto ekvivalentní a měla stejný průběh jako náraz ve dvojnásobné rychlosti do zdi, asi nebude uplně správně, ale jak jsem poznamenal výše, berme to jako jakési hrubé přirovnání. Lepší je nebourat vůbec :-).
Dotaz: Přeji hezký den. Pokud ve volném vesmíru "vyhodíme" rotující těleso, bude mít
gravitace vesmírných těles vliv na jeho rotaci nebo pouze na jeho dráhu a těleso
bude rotovat se stejnými otáčkami do té doby, než ho případně nějaké těleso
přitáhne a shoří v jeho atmosféře nebo bude zničeno jinak? (Jirka)
Odpověď: Bude-li těleso dostatečně tuhé (tak, aby v důsledku slapových sil nedocházelo k jeho nepružné deformaci a s tím spojené ztrátě energie), pak lze říct, že jeho rotace prakticky nebude ovlivněna.
Je třeba poznamenat, že obecná teorie relativity připouští, aby rotující těleso ovlivňovalo svou rotací okolí (dokonce i když by tím tělesem byla dokonale symetrická koule) a naopak, ovšem tyto jevy jsou velice velice slabé a aby byly rozumně pozorovatelné, vyžadují extrémní gravitační pole - to je splňeno například v okolí černých děr.
To, že si jej jiné těleso přitáhne a nastane srážka, není úplně dobrá představa. Jiné těleso může gravitačně ovlivnit tvar jeho dráhy (neboli trajektorii), ale není moc pravděpodobné, že se dráha změní tak, aby se obě tělesa střetla - to je ve vesmíru spíše vyjímečný stav.
Dotaz: Prosím vás, jak mám vyřešit srážku tří a více kuliček najednou (stačí v rovině).
Jsou určeny hmotností, polohovým a rychlostním vektorem (vše co může být určeno
:-). Netuším jak vypočítat rychlosti po odraze (žádná spec. situace). (Lukáš Skovajsa)
Odpověď: Nevím, zda vás spíše zklamu či potěším, ale spočítat přesně chování po srážce 3 a více koulí není obecně možné.
Při srážce 2 koulí dokážeme vždy vybrat jednu rovinu, ve které se děj odehrává (rovina je určena vektory rychlostí obou koulí) a stačí nám tedy vypočítat 4 neznámé (x-ovou a y-ovou složku výsledné rychlosti pro každou z koulí). K tomu máme zákon zachování energie (1 skalární rovnice) a zákon zachování hybnosti (vektorová rovnice = 3 skalární rovnice pro složky x, y a z) - máme celkem 4 rovnice pro 4 neznámé, dokážeme tedy tuto soustavu řešit.
Při srážce 3 a více koulí se už obecně (jsou-li vektory rychlostí lineárně navzájem nezávislé) nemůžeme omezit na žádnou rovinu, potřebujeme tedy pro každou kouli spočítat 3 čísla - složky výsledného vektoru rychlosti. K dispozici však máme stále pouze 4 rovnice plynoucí ze zákonů zachování energie a hybnosti. Matematicky pak lze ukázat, že řešení soustavy 4 rovnic pro 3×n neznámých (n je počet koulí) není obecně jednoznačné.
A ještě několik poznámek:
ikdybychom se omezili na speciální případ srážky 3 koulí v rovině, máme 4 rovnice s 6 neznámými, takže opět nenalezneme obecné řešení
prakticky vzato je veliký problém zajistit, aby srážka více těles nastala současně, tj. aby se první dvě tělesa nesrazila spolu a teprve po kratičké chvíli do nich nenarazilo těleso třetí
problém srážky více těles (a zejména pak situace po rozpadu na více těles při srážce 2 těles) je častý při experimentech v částicové fyzice - zde se problém řeší obvykle počítáním pravděpodobností různých variant a zaváděním tzv. účinných průřezů
Dotaz: Jedou-li po silnici dvě totožná vozidla každé rychlostí 50km/h a čelně do sebe
narazí, jejich rychlost v době nárazu se nesčítá? Je to jako by každé auto
zvlášt narazilo do betonové zdi. Je to tak? (Birkov)
Odpověď: Jsou-li obě auta stejná a narazí čelně, pak je k dispozici dvojnásobná kinetická energie oproti situaci, kdy auto narazí do zdi. Tato dvojnásobná energie se ale použije ke sešrotování dvojnásobného počtu aut, takže se dá říct, že ničivý účinek takové srážky bude přibližně stejný jako srážka s masivní betonovou zdí. Situace se samozřejmě značně změní, pokud by auta nebyla stejná (např. srážka kamionu s motocyklem) nebo jela v okamžiku srážky výrazně rozdílnou rychlostí.
Dotaz: Jaký je rozdíl mezi tím, když tím když auto narazí do zdi v rychlosti 100km/h a
tím když dvě auta narazí do sebe čelně v rychlosti 100km/h? (MACHALA PAVEL)
Odpověď: Než odpovím na to, na co se ptáte, zjednoduším dotaz na situaci, že
jednou narazí auto do stojícího stejného auta a podruhé se srazí dvě
auta jedoucí stovkou proti sobě.
Rychlost při nárazu stojícího a jedoucího auta je 100 km/h a
pohybová energie, která se spotřebuje převážně na výrobu dvou vraků, má
určitou hodnotu, která závisí i na tom, jakou má auto
hmotnost. Když jedou dvě stejná auta stejnou rychlostí proti sobě,
je k dispozuici na výrobu šrotu samozřejmě dvojnásobek
energie.
V případě nárazu auta do zdi to ale dopadne hůře, než při nárazu do
stojícího auta, protože zeď se nehne a maření pohybové energie
probíhá větší rychlostí a tedy při větších silách a kratší době
srážky. Je to obdobné, jako když lahví praštíte do matrace nebo do
zdi. I když rychlost lahve bude v obou případech stejná, pomalejší
brzdění na matraci bude probíhat menší silou a lahev vydrží, zatím co
v případě úderu do zdi bude doba srážky krátká a při tom vyvinutá
síla značná.
(M. Rojko)
Srazí-li se čelně dvě auta jedoucí
rychlostí 100 km/h, je vznikající hromada šrotu v klidu vůči silnici a
celá energie se spotřebuje na destrukci aut a posádky. Narazí-li jedno
auto do ideálně pevné zdi při této rychlosti, pak hromada šrotu vzniká v
klidu u zdi a energie na destrukci je stejná jako v prvním případě. Kolega
Rojko přidal případ, ža auto narazí do auta stojícího. Pak se část energie
investuje do pohybu vznikající hromady šrotu (pohybu těžiště), energie
zbývající na destrukci je znatelně méně.
