TEORIJA
Koeficient povratka - fizikalno ozadje
Koeficient povratka je merilo prožnosti trka med dvema objektoma (npr. žogica pade na tla ter se odbije, medsebojni trk dveh enakih teles, ...). Prožnost nam pove, koliko kinetične energije se ohrani po trku. Pri idealno prožnih trkih se ohrani vsa energija, vendar telesa s koeficientom povratka 1.00 v naravi ni. Dejansko gre za neprožne trke, kjer se določena količina energije spremeni v toploto, porabi za nihanje... Torej lahko zavzema koeficient povratka vrednosti med 0 (mokra brisača se ne odbije s tal) in blizu 1 (medsebojni odboj dveh diamantov).
Koeficient povratka izračunamo po spodnji formuli:
Pri tem člena S1 in V1 pomenita hitrosti prvega oz. drugega telesa pred trkom, V2 in S2 pa po trku.
Primer: če žogica (njeno hitrost označimo z S) trči v steno, lahko premik stene zanemarimo (V = 0) in koeficient povratka preprosto izračunamo z deljenjem hitrosti žogice po in pred trkom. Naslednja slika prikazuje spremembo hitrosti pred, med in po trku in spremembe prožnostne, potencialne in kinetične energije.
Podobno lahko koeficient izračunamo tudi iz razmerja višin (ko gre za odboj telesa s tal):
Pri tem je h višina, do katere se telo odbije, H pa višina, s katere telo spustimo. Vendar v našem primeru te formule nismo uporabili, vzrok je upor zraka, katerega vpliv bi bil prevelik in zato nezanemarljiv.
V našem eksperimentu smo uporabili prvo formulo. Tik nad tlemi (zaradi upora zraka) smo postavili laserski žarek, ki je svetil na občutljivo diodo. Kroglica je pri padcu in odboju presekala žarek, kar je dioda zaznala in tako smo tudi dobili čas. Prva vrednost (ko je kroglica padala s hitrostjo V1), je seveda manjša od druge, saj je hitrost V2 manjša in torej kroglica potrebuje dlje časa za isto pot. Iz razmerja časov smo izračunali razmerje hitrosti, kar je bilo tudi edino potrebno za izračun koeficienta povratka.
Viri:
http://www.racquetresearch.com/coeffici.htm
http://scienceworld.wolfram.com/physics/CoefficientofRestitution.html
http://www.infotile.com/services/techpapers/32coraus.shtml
http://taxonomist.tripod.com/mindmatters/02-11-18.html
http://www.bohr.physics.hku.hk/~yscn0081/lectures/chap05.html
|