Gli Urti Conservazione e dispersione dell’energia negli urti Si consiglia di guardare questa presentazione a Schermo Intero per una corretta visualizzazione. Cliccare col destro e selezionare “Schermo Intero” Gli Urti • Introduzione agli urti • Differenza tra urto elastico e urto anelastico • L’energia e la quantità di moto negli urti • Esempi di urti Introduzione agli urti Quando due corpi urtano vengono influenzati uno dall’altro … in che modo? Alcune leggi fisiche ci spiegano cosa avviene durante un urto e quali sono i componenti che determinano l’urto… Inoltre sono state identificate due categorie generali di urti… gli urti elastici e gli urti anelastici… Dopo aver spiegato teoricamente questi concetti, con alcuni esempi cercherò di spiegarvi praticamente “cosa succede durante un urto” Urto elastico e anelastico In fisica esistono due tipi diversi di urti, quelli di tipo elastico e quelli di tipo anelastico. La differenza tra i primi e i secondi è la conservazione dell’energia cinetica. Se l’urto è perfettamente elastico, l’energia cinetica finale sarà uguale a quella iniziale, al contrario, se l’urto è anelastico, l’energia cinetica sarà diminuita, i due corpi si deformeranno e procederanno alla stessa velocità. Per comprendere bene questo concetto sono necessari alcuni esempi pratici… Esempi Per semplicità prenderemo come esempio delle palline… esaminando il loro comportamento in situazioni diverse di urto… Gli urti elastici Durante un urto elastico c’è la completa conservazione della quantità di moto e dell’energia… Per stabilire le velocità dei due corpi dopo l’urto ci serviamo di alcune formule… Gli urti elastici L’energia cinetica (E=1/2 mV2) e la quantità di moto (P=mV) rimangono costanti, consideriamo due corpi: 1) Massa1 (m1), velocità iniziale 1 (vi1), velocità finale 1 (Vf1) 2) Massa2 (m2), velocità iniziale 2 (vi2), velocità finale 2 (Vf2) Possiamo scrivere la formula: 1 1 1 1 2 2 2 m1 vi1 m2 vi 2 m1 Vf 1 m2 Vf 22 2 2 2 2 Gli urti elastici Che semplificata diventa… m1vi1 m2vi 2 2 2 m1Vf 1 m2Vf 2 2 Considerando che anche la quantità di moto (P=mV) si conserva, abbiamo che… m1vi1 m2vi 2 2 m1Vf 1 m2Vf 2 Da queste formule ricaviamo la velocità finale dei due corpi… Gli urti elastici (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) Vf 1 m1 m2 (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 Gli urti elastici Esistono 3 casi notevoli di urti elastici, come vedremo negli esempi… Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=V (qualsiasi) vi2=0 Se le due palline hanno la stessa massa e una della due è ferma (vi2=0) le formule diventano Vf 1 0 Vf 2 vi1 La pallina in movimento (n°1) si ferma, mentre l’altra (n°2) procede alla velocità che aveva inizialmente la n°1. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=V (qualsiasi) vi2=0 Se le due palline hanno la stessa massa e una della due è ferma (vi2=0) le formule diventano Vf 1 0 Vf 2 vi1 La pallina in movimento (n°1) si ferma, mentre l’altra (n°2) procede alla velocità che aveva inizialmente la n°1. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=V (qualsiasi) vi2=0 Se le due palline hanno la stessa massa e una della due è ferma (vi2=0) le formule diventano Vf 1 0 Vf 2 vi1 La pallina in movimento (n°1) si ferma, mentre l’altra (n°2) procede alla velocità che aveva inizialmente la n°1. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=V (qualsiasi) vi2=0 Se le due palline hanno la stessa massa e una della due è ferma (vi2=0) le formule diventano Vf 1 0 Vf 2 vi1 La pallina in movimento (n°1) si ferma, mentre l’altra (n°2) procede alla velocità che aveva inizialmente la n°1. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=V (qualsiasi) vi2=0 Se le due palline hanno la stessa massa e una della due è ferma (vi2=0) le formule diventano Vf 1 0 Vf 2 vi1 La pallina in movimento (n°1) si ferma, mentre l’altra (n°2) procede alla velocità che aveva inizialmente la n°1. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=V (qualsiasi) vi2=0 Se le due palline hanno la stessa massa e una della due è ferma (vi2=0) le formule diventano Vf 1 0 Vf 2 vi1 La pallina in movimento (n°1) si ferma, mentre l’altra (n°2) procede alla velocità che aveva inizialmente la n°1. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=V (qualsiasi) vi2=0 Se le due palline hanno la stessa massa e una della due è ferma (vi2=0) le formule diventano Vf 1 0 Vf 2 vi1 La pallina in movimento (n°1) si ferma, mentre l’altra (n°2) procede alla velocità che aveva inizialmente la n°1. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=V (qualsiasi) vi2=0 Se le due palline hanno la stessa massa e una della due è ferma (vi2=0) le formule diventano Vf 1 0 Vf 2 vi1 La pallina in movimento (n°1) si ferma, mentre l’altra (n°2) procede alla velocità che aveva inizialmente la n°1. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=V (qualsiasi) vi2=0 Se le due palline hanno la stessa massa e una della due è ferma (vi2=0) le formule diventano Vf 1 0 Vf 2 vi1 La pallina in movimento (n°1) si ferma, mentre l’altra (n°2) procede alla velocità che aveva inizialmente la n°1. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=V (qualsiasi) vi2=0 Se le due palline hanno la stessa massa e una della due è ferma (vi2=0) le formule diventano Vf 1 0 Vf 2 vi1 La pallina in movimento (n°1) si ferma, mentre l’altra (n°2) procede alla velocità che aveva inizialmente la n°1. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 2° Caso M1=M2 vi1=vi2 Se le due palline hanno la stessa massa e la stessa velocità Vf 1 vi 2 Vf 2 vi1 Le palline si scambiano la velocità; la velocità iniziale di una, diventerà la velocità finale dell’altra. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 2° Caso M1=M2 vi1=vi2 Se le due palline hanno la stessa massa e la stessa velocità Vf 1 vi 2 Vf 2 vi1 Le palline si scambiano la velocità; la velocità iniziale di una, diventerà la velocità finale dell’altra. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 2° Caso M1=M2 vi1=vi2 Se le due palline hanno la stessa massa e la stessa velocità Vf 1 vi 2 Vf 2 vi1 Le palline si scambiano la velocità; la velocità iniziale di una, diventerà la velocità finale dell’altra. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 2° Caso M1=M2 vi1=vi2 Se le due palline hanno la stessa massa e la stessa velocità Vf 1 vi 2 Vf 2 vi1 Le palline si scambiano la velocità; la velocità iniziale di una, diventerà la velocità finale dell’altra. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 2° Caso M1=M2 vi1=vi2 Se le due palline hanno la stessa massa e la stessa velocità Vf 1 vi 2 Vf 2 vi1 Le palline si scambiano la velocità; la velocità iniziale di una, diventerà la velocità finale dell’altra. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 2° Caso M1=M2 vi1=vi2 Se le due palline hanno la stessa massa e la stessa velocità Vf 1 vi 2 Vf 2 vi1 Le palline si scambiano la velocità; la velocità iniziale di una, diventerà la velocità finale dell’altra. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 2° Caso M1=M2 vi1=vi2 Se le due palline hanno la stessa massa e la stessa velocità Vf 1 vi 2 Vf 2 vi1 Le palline si scambiano la velocità; la velocità iniziale di una, diventerà la velocità finale dell’altra. Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 3° Caso M1<<M2 vi2=0 Se il secondo corpo è una massa molto grande e ferma, ad esempio un muro… Vf 1 vi1 Vf 2 0 Il corpo con massa molto grande (il muro) rimarrà fermo, la pallina cambierà direzione rimanendo alla stessa velocità Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 3° Caso M1<<M2 vi2=0 Se il secondo corpo è una massa molto grande e ferma, ad esempio un muro… Vf 1 vi1 Vf 2 0 Il corpo con massa molto grande (il muro) rimarrà fermo, la pallina cambierà direzione rimanendo alla stessa velocità Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 3° Caso M1<<M2 vi2=0 Se il secondo corpo è una massa molto grande e ferma, ad esempio un muro… Vf 1 vi1 Vf 2 0 Il corpo con massa molto grande (il muro) rimarrà fermo, la pallina cambierà direzione rimanendo alla stessa velocità Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 3° Caso M1<<M2 vi2=0 Se il secondo corpo è una massa molto grande e ferma, ad esempio un muro… Vf 1 vi1 Vf 2 0 Il corpo con massa molto grande (il muro) rimarrà fermo, la pallina cambierà direzione rimanendo alla stessa velocità Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 3° Caso M1<<M2 vi2=0 Se il secondo corpo è una massa molto grande e ferma, ad esempio un muro… Vf 1 vi1 Vf 2 0 Il corpo con massa molto grande (il muro) rimarrà fermo, la pallina cambierà direzione rimanendo alla stessa velocità Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 3° Caso M1<<M2 vi2=0 Se il secondo corpo è una massa molto grande e ferma, ad esempio un muro… Vf 1 vi1 Vf 2 0 Il corpo con massa molto grande (il muro) rimarrà fermo, la pallina cambierà direzione rimanendo alla stessa velocità Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 3° Caso M1<<M2 vi2=0 Se il secondo corpo è una massa molto grande e ferma, ad esempio un muro… Vf 1 vi1 Vf 2 0 Il corpo con massa molto grande (il muro) rimarrà fermo, la pallina cambierà direzione rimanendo alla stessa velocità Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 3° Caso M1<<M2 vi2=0 Se il secondo corpo è una massa molto grande e ferma, ad esempio un muro… Vf 1 vi1 Vf 2 0 Il corpo con massa molto grande (il muro) rimarrà fermo, la pallina cambierà direzione rimanendo alla stessa velocità Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 3° Caso M1<<M2 vi2=0 Se il secondo corpo è una massa molto grande e ferma, ad esempio un muro… Vf 1 vi1 Vf 2 0 Il corpo con massa molto grande (il muro) rimarrà fermo, la pallina cambierà direzione rimanendo alla stessa velocità Gli urti elastici Vf 1 (m1 m2)(vi1) 2(m2)(vi 2) (m2 m1)(vi 2) 2(m1)(vi1) Vf 2 m1 m2 m1 m2 3° Caso M1<<M2 vi2=0 Se il secondo corpo è una massa molto grande e ferma, ad esempio un muro… Vf 1 vi1 Vf 2 0 Il corpo con massa molto grande (il muro) rimarrà fermo, la pallina cambierà direzione rimanendo alla stessa velocità Gli urti anelastici Durante un urto anelastico c’è la completa conservazione della quantità di moto ma non dell’energia cinetica… In seguito all’urto i due corpi si deformano e proseguono alla stessa velocità Per stabilire questa velocità ci serviamo di alcune formule… Gli urti anlastici Soltanto la quantità di moto (P=mV) rimane costante, consideriamo due corpi: 1) Massa1 (m1), velocità iniziale 1 (vi1) 2) Massa2 (m2), velocità iniziale 2 (vi2) Vf= velocità finale di entrambi i corpi Possiamo scrivere la formula: m1vi1 m2vi 2 m1 m2Vf Gli urti anelastici Da questa formula possiamo calcolare la velocità finale di entrambi i corpi… (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 Gli urti anelastici Esistono 3 casi notevoli di urti anelastici, come vedremo negli esempi… Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=(qualsiasi) vi2 =(qualsiasi) Se le due palline hanno la stessa massa… vi1 vi 2 Vf 2 La velocità finale sarà uguale alla media tra le due velocità iniziali Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=(qualsiasi) vi2 =(qualsiasi) Se le due palline hanno la stessa massa… vi1 vi 2 Vf 2 La velocità finale sarà uguale alla media tra le due velocità iniziali Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=(qualsiasi) vi2 =(qualsiasi) Se le due palline hanno la stessa massa… vi1 vi 2 Vf 2 La velocità finale sarà uguale alla media tra le due velocità iniziali Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=(qualsiasi) vi2 =(qualsiasi) Se le due palline hanno la stessa massa… vi1 vi 2 Vf 2 La velocità finale sarà uguale alla media tra le due velocità iniziali Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=(qualsiasi) vi2 =(qualsiasi) Se le due palline hanno la stessa massa… vi1 vi 2 Vf 2 La velocità finale sarà uguale alla media tra le due velocità iniziali Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=(qualsiasi) vi2 =(qualsiasi) Se le due palline hanno la stessa massa… vi1 vi 2 Vf 2 La velocità finale sarà uguale alla media tra le due velocità iniziali Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=(qualsiasi) vi2 =(qualsiasi) Se le due palline hanno la stessa massa… vi1 vi 2 Vf 2 La velocità finale sarà uguale alla media tra le due velocità iniziali Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 1° Caso M1=M2 vi1=(qualsiasi) vi2 =(qualsiasi) Se le due palline hanno la stessa massa… vi1 vi 2 Vf 2 La velocità finale sarà uguale alla media tra le due velocità iniziali Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 2° Caso M1=M2 vi1= -vi2 Se le due palline hanno la stessa massa e velocità opposte Vf 0 Le palline si fermeranno… Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 2° Caso M1=M2 vi1= -vi2 Se le due palline hanno la stessa massa e velocità opposte Vf 0 Le palline si fermeranno… Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 2° Caso M1=M2 vi1= -vi2 Se le due palline hanno la stessa massa e velocità opposte Vf 0 Le palline si fermeranno… Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 2° Caso M1=M2 vi1= -vi2 Se le due palline hanno la stessa massa e velocità opposte Vf 0 Le palline si fermeranno… Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 3° Caso M1=m (qualsiasi) vi1=v (qualsiasi) M2=muro (m2>>m1) vi2= 0 Se uno dei due corpi è un muro… (vi1)( m1) Vf L’altro corpo prosegue ad una velocità piccolissima, tendente a zero Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 3° Caso M1=m (qualsiasi) vi1=v (qualsiasi) M2=muro (m2>>m1) vi2= 0 Se uno dei due corpi è un muro… (vi1)( m1) Vf L’altro corpo prosegue ad una velocità piccolissima, tendente a zero Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 3° Caso M1=m (qualsiasi) vi1=v (qualsiasi) M2=muro (m2>>m1) vi2= 0 Se uno dei due corpi è un muro… (vi1)( m1) Vf L’altro corpo prosegue ad una velocità piccolissima, tendente a zero Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 3° Caso M1=m (qualsiasi) vi1=v (qualsiasi) M2=muro (m2>>m1) vi2= 0 Se uno dei due corpi è un muro… (vi1)( m1) Vf L’altro corpo prosegue ad una velocità piccolissima, tendente a zero Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 3° Caso M1=m (qualsiasi) vi1=v (qualsiasi) M2=muro (m2>>m1) vi2= 0 Se uno dei due corpi è un muro… (vi1)( m1) Vf L’altro corpo prosegue ad una velocità piccolissima, tendente a zero Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 3° Caso M1=m (qualsiasi) vi1=v (qualsiasi) M2=muro (m2>>m1) vi2= 0 Se uno dei due corpi è un muro… (vi1)( m1) Vf L’altro corpo prosegue ad una velocità piccolissima, tendente a zero Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 3° Caso M1=m (qualsiasi) vi1=v (qualsiasi) M2=muro (m2>>m1) vi2= 0 Se uno dei due corpi è un muro… (vi1)( m1) Vf L’altro corpo prosegue ad una velocità piccolissima, tendente a zero Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 3° Caso M1=m (qualsiasi) vi1=v (qualsiasi) M2=muro (m2>>m1) vi2= 0 Se uno dei due corpi è un muro… (vi1)( m1) Vf L’altro corpo prosegue ad una velocità piccolissima, tendente a zero Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 3° Caso M1=m (qualsiasi) vi1=v (qualsiasi) M2=muro (m2>>m1) vi2= 0 Se uno dei due corpi è un muro… (vi1)( m1) Vf L’altro corpo prosegue ad una velocità piccolissima, tendente a zero Gli urti anelastici (m1)(vi1) (m2)(vi 2) Vf m1 m2 3° Caso M1=m (qualsiasi) vi1=v (qualsiasi) M2=muro (m2>>m1) vi2= 0 Se uno dei due corpi è un muro… (vi1)( m1) Vf L’altro corpo prosegue ad una velocità piccolissima, tendente a zero Fine