Gibalna količina vs. kinetična energija.

Ko tudi učitelj ne more pomagati...
Post Reply
One-trick pony
Posts: 19
Joined: 7.1.2016 13:32

Gibalna količina vs. kinetična energija.

Post by One-trick pony » 31.8.2019 23:19

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.

User avatar
shrink
Posts: 14560
Joined: 4.9.2004 18:45

Re: Gibalna količina vs. kinetična energija.

Post by shrink » 1.10.2019 1:57

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
Posts: 1683
Joined: 3.3.2004 11:52
Location: celovec
Contact:

Re: Gibalna količina vs. kinetična energija.

Post by smolejleo » 1.10.2019 10:26

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
Posts: 19
Joined: 7.1.2016 13:32

Re: Gibalna količina vs. kinetična energija.

Post by One-trick pony » 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?

Post Reply