The Air-Table Collision — Momentum in Two Directions

Mécanique Intermédiaire Gratuit VR · AR
The Air-Table Collision — Momentum in Two Directions – Mécanique
The Air-Table Collision — Momentum in Two Directions – Mécanique

Une table de hockey sur coussin d'air vue presque d'en haut, son plateau laissé uni, avec les axes x et y peints dans un coin. Le palet A glisse le long de x vers le palet B, au repos ; les deux sont dans le même plastique, si bien que le plus lourd est le plus large. Cinq curseurs règlent les deux masses, la vitesse de A, l'endroit où A frappe B — l'angle φ entre la trajectoire de A et la droite qui joint les centres à l'instant du contact, de 0° (choc de face) à 70° (un choc rasant) — et l'élasticité du choc. Appuyez sur ▶ et le passage se joue une fois : il laisse sur la table des points stroboscopiques toutes les 0,1 s, la droite rose des centres et l'angle φ, et s'arrête juste avant qu'un palet n'atteigne un bord, pour lire les directions et comparer les quantités de mouvement.

Comment utiliser cette simulation

Ce qu’il faut observer

La physique derrière

Les palets sont lisses : la seule poussée entre eux s'exerce le long de la droite qui joint leurs centres. B, au repos, ne peut donc partir que le long de cette droite ; A garde sa vitesse perpendiculaire à celle-ci. Le long de la droite, le coefficient de restitution e fixe la part de la vitesse d'approche qui revient en vitesse de séparation : e = 1 est un choc parfaitement élastique, e = 0 signifie que, le long de la droite, les palets repartent ensemble. La quantité de mouvement est un vecteur : elle se conserve séparément selon x et selon y. Avec les valeurs de départ (0,20 kg à 2,0 m/s contre 0,80 kg, φ = 30°, e = 0,67) : x : 0,20 × 2,0 = 0,80 v′B cos 30°, d'où v′B = 0,58 m/s ; y : 0 = 0,20 v′A − 0,80 v′B sin 30°, d'où v′A = 1,15 m/s, à 90° de la trajectoire initiale de A. La ligne x indique 0,40 = 0,00 + 0,40 et la ligne y, 0 = +0,23 − 0,23. De face (φ = 0°), A rebondit à 0,67 m/s et B repart à 0,67 m/s. Avec des masses égales et e = 1, les deux palets repartent toujours à angle droit.

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