Gibalna količina vs. kinetična energija.

Ko tudi učitelj ne more pomagati...
Zaklenjeno
One-trick pony
Prispevkov: 19
Pridružen: 7.1.2016 13:32

Gibalna količina vs. kinetična energija.

Odgovor Napisal/-a One-trick pony »

Ogledal sem si tale video na Youtubu. V njem tip preizkuša različne loke in lokostrele, pri tem meri hitrost in maso iztrelkov, njihovo prebojno moč (ang. penetrating power), potem pa še izračuna gibalno količino (ang. momentum) in kinetično energijo. Približno pri 8:00 začne razlagat svoj problem: tradicionalni samostrel ima težo izstrelka 87g, hitrost iztrelka 48,2m/s, gibalna količina je 4,20, kinetična energija 101J. Moderni sestavljeni samostrel ima težo izstrelka 29g, hitrost izstrelka 94,5m/s, gibalna količina je 2,74, kinetična energija je 129J. Čeprav je gibalna količina pri tradicionalnem samostrelu večja, je njegova prebojna moč manjša (puščica prodre manj globoko) kot pri modernem samostrelu. In to tipu v videu ne gre v račun.

Ko sem šel sam preračunavat številke, mi je v oči padla pomembna razlika v formulah za gibalno količino in za kinetično energijo. Gibalan količina je P = mXv, kinetična energija pa je Ekin = ½ mXv², glavna razlika torej je, da se pri kinetični energija hitrost skvadrira, zato je bolj pomembno, da ima iztrelek večjo hitrost kot pa večjo maso. Tako čeprav je iztrelek tradicionalnega samostrela trikrat težji od izstrelka modernega samostrela, pa je istočasno enkrat počasnejši, zato ima lahko večjo gibalno količino in hkrati manjšo kinetično energijo od izstrelka modernega samostrela. Čeprav na abstraktni ravni približno štekam, v čem je fora, še vedno ne razumem, kaj se pravzaprav meri z gibalno količino, kaj z kinetično energijo ter kaj odloča o tem, kako globoko bo prodrl izstrelek (domnevam, da je za prebojno moč odločilna kinetična energija, ne gibalna količina)? Če bi bil kak fizik tako prijazen, da bi tole pokomentiral.

Uporabniški avatar
shrink
Prispevkov: 14582
Pridružen: 4.9.2004 18:45

Re: Gibalna količina vs. kinetična energija.

Odgovor Napisal/-a shrink »

V osnovi je globina penetracije odvisna od kinetične energije, je torej sorazmerna s kvadratom hitrosti, kar je pokazala že Emilie du Chatelet v Newtonovih oz. Leibnizovih časih.

Če pa je hitrost penetracije zelo visoka, t.j. višja od hitrosti zvoka v materialu, v katerega projektil prodira, potem je globina odvisna od gostote in dolžine projektila, ne pa od njegove hitrosti, kar se da izpeljati na osnovi ohranitve gibalne količine (Newtonova aproksimacija za globino penetracije).

Rekel bi, da puščica iz loka oz. samostrela spada pod prvi primer.

smolejleo
Prispevkov: 1700
Pridružen: 3.3.2004 11:52
Kraj: celovec
Kontakt:

Re: Gibalna količina vs. kinetična energija.

Odgovor Napisal/-a smolejleo »

Ja gospod Šrinko, po enem mesecu študiranja te teme bi pričakovali malo bolj strokoven in obširen odgovor. Res za dudke in slinčke v tvojem peskovniku!


One-trick pony
Prispevkov: 19
Pridružen: 7.1.2016 13:32

Re: Gibalna količina vs. kinetična energija.

Odgovor Napisal/-a One-trick pony »

OK, hvala za odgovor. Če prav razumem, je v primeru, ki sem ga navedel v prvem postu, relevantna kinetična energija in ne gibalna količina. Še eno podvprašanje. Denimo, da avto priteraš do 100 km/h in potem spustiš gas. Avto se bo po določenem času ustavil sam od sebe zaradi sile trenja in zračnega upora. Kaj sedaj odloča o tem, kdaj se bo avto ustavil, gibalna količina ali kinetična energija?

Uporabniški avatar
shrink
Prispevkov: 14582
Pridružen: 4.9.2004 18:45

Re: Gibalna količina vs. kinetična energija.

Odgovor Napisal/-a shrink »

One-trick pony napisal/-a:
4.10.2019 11:22
OK, hvala za odgovor. Če prav razumem, je v primeru, ki sem ga navedel v prvem postu, relevantna kinetična energija in ne gibalna količina. Še eno podvprašanje. Denimo, da avto priteraš do 100 km/h in potem spustiš gas. Avto se bo po določenem času ustavil sam od sebe zaradi sile trenja in zračnega upora. Kaj sedaj odloča o tem, kdaj se bo avto ustavil, gibalna količina ali kinetična energija?
Kinetična energija vozila se pretvori v delo upora (trenje+zračni upor). Delo pri delovanju konstantne sile je enako produktu sile in poti.

smolejleo
Prispevkov: 1700
Pridružen: 3.3.2004 11:52
Kraj: celovec
Kontakt:

Re: Gibalna količina vs. kinetična energija.

Odgovor Napisal/-a smolejleo »

shrink napisal/-a:
21.12.2019 15:19
One-trick pony napisal/-a:
4.10.2019 11:22
OK, hvala za odgovor. Če prav razumem, je v primeru, ki sem ga navedel v prvem postu, relevantna kinetična energija in ne gibalna količina. Še eno podvprašanje. Denimo, da avto priteraš do 100 km/h in potem spustiš gas. Avto se bo po določenem času ustavil sam od sebe zaradi sile trenja in zračnega upora. Kaj sedaj odloča o tem, kdaj se bo avto ustavil, gibalna količina ali kinetična energija?
Kinetična energija vozila se pretvori v delo upora (trenje+zračni upor). Delo pri delovanju konstantne sile je enako produktu sile in poti.
Spet zelo nenatančna izjava:
- če je mišljena za konkretni primer - avto - sila nikakor ni konstantna
- če je mišljena splošno, bi bilo potrebno omeniti še smer!

Uporabniški avatar
shrink
Prispevkov: 14582
Pridružen: 4.9.2004 18:45

Re: Gibalna količina vs. kinetična energija.

Odgovor Napisal/-a shrink »

Moja izjava je povsem natančna.

Motore
Prispevkov: 1098
Pridružen: 9.9.2009 23:28

Re: Gibalna količina vs. kinetična energija.

Odgovor Napisal/-a Motore »

smolejleo napisal/-a:
23.12.2019 15:36
Spet zelo nenatančna izjava:
- če je mišljena za konkretni primer - avto - sila nikakor ni konstantna
- če je mišljena splošno, bi bilo potrebno omeniti še smer!
Mislim, da je v tem primeru izjava dovolj natančna. Sila je namreč do približka konstantna pri ustavljanju avta. Sicer pa ni nikjer omenjal konstantost sile pri avtu. Drugi izjavi bi bilo bolje dodati, da je delo enako skalarnemu produktu sile in premikom prijemališča sile, saj sta slednje vektorja.
Glede na vprašanje avtorja je odgovor dovolj natančen in dokler ne bo avtor izrazil želje po natančnejši opredelitvi bo ostalo tako.

smolejleo
Prispevkov: 1700
Pridružen: 3.3.2004 11:52
Kraj: celovec
Kontakt:

Re: Gibalna količina vs. kinetična energija.

Odgovor Napisal/-a smolejleo »

Motore napisal/-a:
25.12.2019 9:39
smolejleo napisal/-a:
23.12.2019 15:36
Spet zelo nenatančna izjava:
- če je mišljena za konkretni primer - avto - sila nikakor ni konstantna
- če je mišljena splošno, bi bilo potrebno omeniti še smer!
Mislim, da je v tem primeru izjava dovolj natančna. Sila je namreč do približka konstantna pri ustavljanju avta. Sicer pa ni nikjer omenjal konstantost sile pri avtu. Drugi izjavi bi bilo bolje dodati, da je delo enako skalarnemu produktu sile in premikom prijemališča sile, saj sta slednje vektorja.
Glede na vprašanje avtorja je odgovor dovolj natančen in dokler ne bo avtor izrazil želje po natančnejši opredelitvi bo ostalo tako.
Če se avto ustavlja, se mu zmanjšuje hitrost. Sila upora in s tem v veliki meri povezana sila, ki avto ustavlja (brez zaviranja z zavorami, motorjem, ovinkarjenjem, vožnjo v klanec, ..) je odvisna od kvadrata hitrosti in torej niti malo ni konstantna.

Motore
Prispevkov: 1098
Pridružen: 9.9.2009 23:28

Re: Gibalna količina vs. kinetična energija.

Odgovor Napisal/-a Motore »

Pustil sem odgovor, ki je pravilen, kar je offtopic sem pa izbrisal.

Odgovor, je bil za dano vprašanje podan, tema se zato zaklepa.
Če ima slučajno avtor zadnjega vprašanja še kakšno podvprašanje ali repliko, naj me kontaktira na ZS in bom temo ponovno odklenil.

Ponovno povdarjam, da če hoče kdorkoli kaj vprašati, kar ni v sklopu te teme naj prosim odpre novo temo, na internetu je dovolj prostora.

Zaklenjeno