अप्रत्यास्थ संघट्ट: Difference between revisions
m (Sugatha moved page बेलोचदार टक्कर to अप्रत्यास्थ संघट्ट without leaving a redirect) |
No edit summary |
||
Line 1: | Line 1: | ||
{{Short description|Collision in which energy is lost to heat}} | {{Short description|Collision in which energy is lost to heat}} | ||
अप्रत्यास्थ [[टक्कर|संघट्ट]] के विपरीत अप्रत्यास्थ संघट्ट, एक संघट्ट है जिसमें आंतरिक घर्षण की कार्रवाई के कारण [[गतिज ऊर्जा]] संरक्षित नहीं होती है।[[Image:Bouncing ball strobe edit.jpg|thumb|right|350px|प्रति सेकंड 25 छवियों पर स्ट्रोबोस्कोपिक फ्लैश के साथ उछलती हुई गेंद। गेंद का प्रत्येक प्रभाव अप्रत्यास्थ होता है, जिसका अर्थ है कि ऊर्जा प्रत्येक उछाल पर विलुप्त होती है। वायु प्रतिरोध को अनदेखा करते हुए, एक बाउंस की ऊँचाई के अनुपात का वर्गमूल, पूर्ववर्ती बाउंस की ऊंचाई के अनुपात से गेंद/सतह प्रभाव के लिए पुनर्स्थापना का गुणांक देता है।]]मैक्रोस्कोपिक पिंडों के टकराव में, कुछ गतिज ऊर्जा परमाणुओं की कंपन ऊर्जा में बदल जाती है, जिससे ताप प्रभाव होता है, और पिंड विकृत हो जाते हैं। | |||
[[गैस]] या [[तरल]] के [[अणु]] शायद ही कभी पूरी तरह से | [[गैस]] या [[तरल]] के [[अणु]] शायद ही कभी पूरी तरह से प्रत्यास्थ संघट्टों का अनुभव करते हैं क्योंकि गतिज ऊर्जा अणुओं के अनुवाद संबंधी गति और प्रत्येक टकराव के साथ उनकी आंतरिक [[स्वतंत्रता की डिग्री (भौतिकी और रसायन विज्ञान)|स्वतंत्रता की डिग्री]] के बीच आदान-प्रदान होती है। किसी एक पल में, आधे टकराव - बदलते परिमाण के लिए - अप्रत्यास्थ (जोड़े में पहले की तुलना में संघट्ट के बाद कम गतिज ऊर्जा होती है), और आधे को "सुपर-इलास्टिक" के रूप में वर्णित किया जा सकता है। (संघट्ट के बाद पहले की तुलना में अधिक गतिज ऊर्जा रखने वाले) एक पूरे नमूने में औसतन, आणविक संघट्ट प्रत्यास्थ हैं। | ||
हालांकि | हालांकि बे प्रत्यास्थ संघट्ट गतिज ऊर्जा का संरक्षण नहीं करती हैं, लेकिन वे गति के संरक्षण का पालन करती हैं।<ref>{{cite book| title = Vector equations for engineers: Dynamics | author = Ferdinand Beer Jr. and E. Russell Johnston | edition = Sixth | publisher = McGraw Hill | year = 1996 | pages = 794–797 | isbn = 978-0070053663 | quote = If the sum of the external forces is zero ... ''the total momentum of the particles is conserved''. ''In the general case of impact'', i.e., when ''e'' is not equal to 1, ''the total energy of the particles is not conserved''.}}</ref> सरल [[बैलिस्टिक पेंडुलम]] की समस्याएं केवल गतिज ऊर्जा के संरक्षण का पालन करती हैं, जब ब्लॉक अपने सबसे बड़े कोण पर झूलता है। | ||
[[परमाणु भौतिकी]] में, अप्रत्यास्थ | [[परमाणु भौतिकी]] में, अप्रत्यास्थ संघट्ट वह होती है जिसमें आने वाला कण [[परमाणु नाभिक|नाभिक]] का कारण बनता है जिससे यह उत्तेजित हो जाता है या टूट जाता है। गहरा अप्रत्यास्थ बिखराव उप-परमाणु कणों की संरचना की जांच करने की एक विधि है, ठीक उसी तरह जैसे रदरफोर्ड ने परमाणु के अंदर की जांच की थी (रदरफोर्ड स्कैटरिंग देखें)। 1960 के दशक के अंत में [[स्टैनफोर्ड रैखिक त्वरक]] (एसएलएसी) में उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करके [[प्रोटॉन]] पर ऐसे प्रयोग किए गए थे। रदरफोर्ड स्कैटरिंग की तरह, प्रोटॉन लक्ष्य द्वारा इलेक्ट्रॉनों के गहरे अप्रत्यास्थ बिखरने से पता चला कि अधिकांश घटना इलेक्ट्रॉन '''बहुत कम बातचीत करते हैं और सीधे गुजरते हैं, केवल एक छोटी संख्या में वापस उछलते हैं। यह इंगित करता है कि प्रोटॉन में चार्ज छोटे गांठों में केंद्रित है, रदरफोर्ड की खोज की याद दिलाता है कि परमाणु में सकारात्मक चार्ज न्यूक्लियस पर केंद्रित होता है। हालांकि, प्रोटॉन के मामले में, सबूतों ने चार्ज ([[क्वार्क]]) के तीन अलग-अलग सांद्रता का सुझाव दिया और एक नहीं दिया है।''' | ||
== सूत्र == | == सूत्र == | ||
आयामी | आयामी संघट्ट के बाद वेगों का सूत्र है: | ||
<math display=block> | <math display=block> | ||
\begin{align} | \begin{align} | ||
Line 17: | Line 17: | ||
\end{align} | \end{align} | ||
</math>जहाँ | </math>जहाँ | ||
* ''v''<sub>a</sub> | * ''v''<sub>a</sub> संघट्ट के बाद पहली वस्तु का अंतिम वेग है | ||
* ''v''<sub>b</sub> | * ''v''<sub>b</sub> संघट्ट के बाद दूसरी वस्तु का अंतिम वेग है | ||
* ''u''<sub>a</sub> | * ''u''<sub>a</sub> संघट्ट से पहले पहली वस्तु का प्रारंभिक वेग है | ||
* ''u''<sub>b</sub> | * ''u''<sub>b</sub> संघट्ट से पहले दूसरी वस्तु का प्रारंभिक वेग है | ||
* ''m''<sub>a</sub> प्रथम वस्तु का द्रव्यमान है | * ''m''<sub>a</sub> प्रथम वस्तु का द्रव्यमान है | ||
* ''m''<sub>b</sub> दूसरी वस्तु का द्रव्यमान है | * ''m''<sub>b</sub> दूसरी वस्तु का द्रव्यमान है | ||
*''C''<sub>R</sub> पुनर्स्थापना का गुणांक है; अगर यह 1 है तो हमारे पास | *''C''<sub>R</sub> पुनर्स्थापना का गुणांक है; अगर यह 1 है तो हमारे पास प्रत्यास्थ संघट्ट है; अगर यह 0 है तो हमारे पास पूरी तरह से अप्रत्यास्थ संघट्ट है, | ||
नीचे देखें।संवेग फ्रेम के केंद्र में, सूत्र निम्न तक कम हो जाते हैं:<math display=block> | नीचे देखें।संवेग फ्रेम के केंद्र में, सूत्र निम्न तक कम हो जाते हैं:<math display=block> | ||
Line 33: | Line 34: | ||
यदि यह मान लिया जाए कि | यदि यह मान लिया जाए कि संघट्ट से पहले या बाद में वस्तुएँ घूम नहीं रही हैं, तो [[सामान्य (ज्यामिति)|सामान्य]] [[आवेग (भौतिकी)|आवेग]] है:<math display=block>J_{n} = \frac{m_{a} m_{b}}{m_{a} + m_{b}} (1 + C_R) (\vec{u_{b}} - \vec{u_{a}}) \cdot \vec{n}</math>जहाँ <math>\vec{n}</math> सामान्य सदिश है। | ||
Line 44: | Line 45: | ||
== पूरी तरह से अप्रत्यास्थ | == पूरी तरह से अप्रत्यास्थ संघट्ट == | ||
[[Image:Inelastischer stoß.gif|समान द्रव्यमान | फ्रेम | केंद्र के बीच एक पूरी तरह से अप्रत्यास्थ टक्कर]]पूरी तरह से अप्रत्यास्थ | [[Image:Inelastischer stoß.gif|समान द्रव्यमान | फ्रेम | केंद्र के बीच एक पूरी तरह से अप्रत्यास्थ टक्कर]]पूरी तरह से अप्रत्यास्थ संघट्ट तब होती है जब गतिज ऊर्जा की अधिकतम मात्रा होती है | ||
'''पूरी तरह से''' '''अप्रत्यास्थ | '''पूरी तरह से''' '''अप्रत्यास्थ संघट्ट''' तब होती है जब एक प्रणाली की अधिकतम गतिज ऊर्जा खो जाती है। पूरी तरह से अप्रत्यास्थ संघट्ट में, यानी शून्य बहाली गुणांक में, टकराने वाले कण आपस में चिपक जाते हैं। इस तरह की संघट्ट में दोनों पिंडों को आपस में जोड़ने से गतिज ऊर्जा का नुकसान होता है। यह संबंध ऊर्जा सामान्यतः सिस्टम की अधिकतम गतिज ऊर्जा हानि के परिणामस्वरूप होती है। संवेग के संरक्षण पर विचार करना आवश्यक है: (ध्यान दें: ऊपर दिए गए स्लाइडिंग ब्लॉक उदाहरण में, दो-निकाय प्रणाली की गति केवल तभी संरक्षित होती है जब सतह पर शून्य घर्षण हो। घर्षण के साथ, दो पिंडों का संवेग उस सतह पर स्थानांतरित हो जाता है जिस पर दोनों पिंड फिसल रहे होते हैं। इसी तरह, यदि वायु प्रतिरोध है, तो पिंडों के संवेग को हवा में स्थानांतरित किया जा सकता है।) ऊपर दिए गए उदाहरण में नीचे दिया गया समीकरण दो-निकाय (पिंड A, पिंड B) सिस्टम टकराव के लिए सही है। इस उदाहरण में, सिस्टम की गति को संरक्षित किया जाता है क्योंकि फिसलने वाले निकायों और सतह के बीच कोई घर्षण नहीं होता है।<math display="block">m_a u_a + m_b u_b = \left( m_a + m_b \right) v </math>जहाँ v अंतिम वेग है, जो इस प्रकार दिया जाता है<math display="block"> v=\frac{m_a u_a + m_b u_b}{m_a + m_b}</math> | ||
[[Image:Collision carts inelastic.gif|एक और पूरी तरह से बेलोचदार टक्कर|फ्रेम|केंद्र]] | [[Image:Collision carts inelastic.gif|एक और पूरी तरह से बेलोचदार टक्कर|फ्रेम|केंद्र]] | ||
दो कणों की प्रणाली के संबंध में संवेग फ्रेम के केंद्र में टकराव से पहले कुल गतिज ऊर्जा की कमी कुल गतिज ऊर्जा के बराबर होती है क्योंकि इस तरह के फ्रेम में | दो कणों की प्रणाली के संबंध में संवेग फ्रेम के केंद्र में टकराव से पहले कुल गतिज ऊर्जा की कमी कुल गतिज ऊर्जा के बराबर होती है क्योंकि इस तरह के फ्रेम में संघट्ट के बाद गतिज ऊर्जा शून्य होती है। इस फ्रेम में, संघट्ट से पहले अधिकांश गतिज ऊर्जा कम द्रव्यमान वाले कण की होती है। एक अन्य फ्रेम में, गतिज ऊर्जा में कमी के अतिरिक्त, एक कण से दूसरे कण में गतिज ऊर्जा का स्थानांतरण हो सकता है; यह तथ्य कि यह फ्रेम पर निर्भर करता है दिखाता है कि यह कितना सापेक्ष है। गतिज ऊर्जा <math>E_r</math> में कमी इसलिए है:<math display="block"> E_r = \frac{1}{2}\frac{m_a m_b}{m_a + m_b}|u_a - u_b|^2 </math>समय उलटने के साथ हमारे पास दो वस्तुओं की स्थिति एक दूसरे से दूर हो जाती है, उदा। [[प्रक्षेप्य]] की शूटिंग, या [[ राकेट |राकेट]] जो जोर लगाता है (त्सिओल्कोवस्की रॉकेट समीकरण की व्युत्पत्ति की तुलना करें)। | ||
== आंशिक रूप से अप्रत्यास्थ | == आंशिक रूप से अप्रत्यास्थ संघट्टें == | ||
आंशिक रूप से | आंशिक रूप से अप्रत्यास्थ संघट्ट वास्तविक दुनिया में संघट्टों का सबसे सामान्य रूप है। इस प्रकार की संघट्ट में, संघट्ट में सम्मिलित वस्तु चिपकती नहीं है, लेकिन कुछ गतिज ऊर्जा अभी भी खो जाती है। घर्षण, ध्वनि और गर्मी कुछ ऐसे तरीके हैं जिनसे गतिज ऊर्जा आंशिक अप्रत्यास्थ संघट्टों के माध्यम से खो सकती है। | ||
==संदर्भ== | ==संदर्भ== | ||
{{Reflist}} | {{Reflist}} | ||
[[Category: शास्त्रीय यांत्रिकी]] [[Category: कण भौतिकी]] [[Category: बिखरने]] [[Category: टक्कर]] | [[Category: शास्त्रीय यांत्रिकी]] [[Category: कण भौतिकी]] [[Category: बिखरने]] [[Category: टक्कर]] | ||
Revision as of 13:10, 22 May 2023
अप्रत्यास्थ संघट्ट के विपरीत अप्रत्यास्थ संघट्ट, एक संघट्ट है जिसमें आंतरिक घर्षण की कार्रवाई के कारण गतिज ऊर्जा संरक्षित नहीं होती है।
मैक्रोस्कोपिक पिंडों के टकराव में, कुछ गतिज ऊर्जा परमाणुओं की कंपन ऊर्जा में बदल जाती है, जिससे ताप प्रभाव होता है, और पिंड विकृत हो जाते हैं।
गैस या तरल के अणु शायद ही कभी पूरी तरह से प्रत्यास्थ संघट्टों का अनुभव करते हैं क्योंकि गतिज ऊर्जा अणुओं के अनुवाद संबंधी गति और प्रत्येक टकराव के साथ उनकी आंतरिक स्वतंत्रता की डिग्री के बीच आदान-प्रदान होती है। किसी एक पल में, आधे टकराव - बदलते परिमाण के लिए - अप्रत्यास्थ (जोड़े में पहले की तुलना में संघट्ट के बाद कम गतिज ऊर्जा होती है), और आधे को "सुपर-इलास्टिक" के रूप में वर्णित किया जा सकता है। (संघट्ट के बाद पहले की तुलना में अधिक गतिज ऊर्जा रखने वाले) एक पूरे नमूने में औसतन, आणविक संघट्ट प्रत्यास्थ हैं।
हालांकि बे प्रत्यास्थ संघट्ट गतिज ऊर्जा का संरक्षण नहीं करती हैं, लेकिन वे गति के संरक्षण का पालन करती हैं।[1] सरल बैलिस्टिक पेंडुलम की समस्याएं केवल गतिज ऊर्जा के संरक्षण का पालन करती हैं, जब ब्लॉक अपने सबसे बड़े कोण पर झूलता है।
परमाणु भौतिकी में, अप्रत्यास्थ संघट्ट वह होती है जिसमें आने वाला कण नाभिक का कारण बनता है जिससे यह उत्तेजित हो जाता है या टूट जाता है। गहरा अप्रत्यास्थ बिखराव उप-परमाणु कणों की संरचना की जांच करने की एक विधि है, ठीक उसी तरह जैसे रदरफोर्ड ने परमाणु के अंदर की जांच की थी (रदरफोर्ड स्कैटरिंग देखें)। 1960 के दशक के अंत में स्टैनफोर्ड रैखिक त्वरक (एसएलएसी) में उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करके प्रोटॉन पर ऐसे प्रयोग किए गए थे। रदरफोर्ड स्कैटरिंग की तरह, प्रोटॉन लक्ष्य द्वारा इलेक्ट्रॉनों के गहरे अप्रत्यास्थ बिखरने से पता चला कि अधिकांश घटना इलेक्ट्रॉन बहुत कम बातचीत करते हैं और सीधे गुजरते हैं, केवल एक छोटी संख्या में वापस उछलते हैं। यह इंगित करता है कि प्रोटॉन में चार्ज छोटे गांठों में केंद्रित है, रदरफोर्ड की खोज की याद दिलाता है कि परमाणु में सकारात्मक चार्ज न्यूक्लियस पर केंद्रित होता है। हालांकि, प्रोटॉन के मामले में, सबूतों ने चार्ज (क्वार्क) के तीन अलग-अलग सांद्रता का सुझाव दिया और एक नहीं दिया है।
सूत्र
आयामी संघट्ट के बाद वेगों का सूत्र है:
- va संघट्ट के बाद पहली वस्तु का अंतिम वेग है
- vb संघट्ट के बाद दूसरी वस्तु का अंतिम वेग है
- ua संघट्ट से पहले पहली वस्तु का प्रारंभिक वेग है
- ub संघट्ट से पहले दूसरी वस्तु का प्रारंभिक वेग है
- ma प्रथम वस्तु का द्रव्यमान है
- mb दूसरी वस्तु का द्रव्यमान है
- CR पुनर्स्थापना का गुणांक है; अगर यह 1 है तो हमारे पास प्रत्यास्थ संघट्ट है; अगर यह 0 है तो हमारे पास पूरी तरह से अप्रत्यास्थ संघट्ट है,
नीचे देखें।संवेग फ्रेम के केंद्र में, सूत्र निम्न तक कम हो जाते हैं:
यदि यह मान लिया जाए कि संघट्ट से पहले या बाद में वस्तुएँ घूम नहीं रही हैं, तो सामान्य आवेग है:
कोई घर्षण नहीं मानते हुए, यह वेग अद्यतन देता है:
पूरी तरह से अप्रत्यास्थ संघट्ट
पूरी तरह से अप्रत्यास्थ संघट्ट तब होती है जब गतिज ऊर्जा की अधिकतम मात्रा होती है पूरी तरह से अप्रत्यास्थ संघट्ट तब होती है जब एक प्रणाली की अधिकतम गतिज ऊर्जा खो जाती है। पूरी तरह से अप्रत्यास्थ संघट्ट में, यानी शून्य बहाली गुणांक में, टकराने वाले कण आपस में चिपक जाते हैं। इस तरह की संघट्ट में दोनों पिंडों को आपस में जोड़ने से गतिज ऊर्जा का नुकसान होता है। यह संबंध ऊर्जा सामान्यतः सिस्टम की अधिकतम गतिज ऊर्जा हानि के परिणामस्वरूप होती है। संवेग के संरक्षण पर विचार करना आवश्यक है: (ध्यान दें: ऊपर दिए गए स्लाइडिंग ब्लॉक उदाहरण में, दो-निकाय प्रणाली की गति केवल तभी संरक्षित होती है जब सतह पर शून्य घर्षण हो। घर्षण के साथ, दो पिंडों का संवेग उस सतह पर स्थानांतरित हो जाता है जिस पर दोनों पिंड फिसल रहे होते हैं। इसी तरह, यदि वायु प्रतिरोध है, तो पिंडों के संवेग को हवा में स्थानांतरित किया जा सकता है।) ऊपर दिए गए उदाहरण में नीचे दिया गया समीकरण दो-निकाय (पिंड A, पिंड B) सिस्टम टकराव के लिए सही है। इस उदाहरण में, सिस्टम की गति को संरक्षित किया जाता है क्योंकि फिसलने वाले निकायों और सतह के बीच कोई घर्षण नहीं होता है।
दो कणों की प्रणाली के संबंध में संवेग फ्रेम के केंद्र में टकराव से पहले कुल गतिज ऊर्जा की कमी कुल गतिज ऊर्जा के बराबर होती है क्योंकि इस तरह के फ्रेम में संघट्ट के बाद गतिज ऊर्जा शून्य होती है। इस फ्रेम में, संघट्ट से पहले अधिकांश गतिज ऊर्जा कम द्रव्यमान वाले कण की होती है। एक अन्य फ्रेम में, गतिज ऊर्जा में कमी के अतिरिक्त, एक कण से दूसरे कण में गतिज ऊर्जा का स्थानांतरण हो सकता है; यह तथ्य कि यह फ्रेम पर निर्भर करता है दिखाता है कि यह कितना सापेक्ष है। गतिज ऊर्जा में कमी इसलिए है:
आंशिक रूप से अप्रत्यास्थ संघट्टें
आंशिक रूप से अप्रत्यास्थ संघट्ट वास्तविक दुनिया में संघट्टों का सबसे सामान्य रूप है। इस प्रकार की संघट्ट में, संघट्ट में सम्मिलित वस्तु चिपकती नहीं है, लेकिन कुछ गतिज ऊर्जा अभी भी खो जाती है। घर्षण, ध्वनि और गर्मी कुछ ऐसे तरीके हैं जिनसे गतिज ऊर्जा आंशिक अप्रत्यास्थ संघट्टों के माध्यम से खो सकती है।
संदर्भ
- ↑ Ferdinand Beer Jr. and E. Russell Johnston (1996). Vector equations for engineers: Dynamics (Sixth ed.). McGraw Hill. pp. 794–797. ISBN 978-0070053663.
If the sum of the external forces is zero ... the total momentum of the particles is conserved. In the general case of impact, i.e., when e is not equal to 1, the total energy of the particles is not conserved.