Snelheidsverandering
Hallo, ik heb een vraag: stel een trein rijdt met 100km pu voorwaarts en raakt een vlieg die in tegengestelde richting vliegt. De vlieg slaat te pletter tegen de voorruit van de trein. Is het dan zo dat op enig moment de snelheid van de (moleculen van de) voorruit van de trein tot 0 km pu vertraagt?
En als we de trein vervangen door een ruimteschip dat met 1 miljoen km pu tegen een piepklein stukje ruimtepuin aanvliegt?
Hallo Erik,
Een leuke vraag.
De snelheidsenergie is: ½ x m x v2 (massa in kg en v in meters/sec)
Lees verder . . . .
De snelheid is 100 km/uur en dat is 100 x 1000 meter/uur en 100000/3600 = 27 meter/sec.
De energie van de vlieg is dan (weegt 2 gram schat ik = 0.001 kg) = 1/2 * 0.002 * 272 = 0,7 J
De energie van de trein (200 ton?= 200000 kg) is dan 1/2 * 200000 * 272 = 72.900.000 ofwel 72.900 kJ of 72,9 MJ
Geen wonder dat de trein niets van de botsing merkt en de vlieg . . . helaas.
Vliegt dezelfde vlieg in de ruimte met 1 milj. km/uur dan vliegt hij 10.000 keer zo snel en wordt zijn energie dus 10.0002 = 100.000.000 x zo groot. Immers in de formule staat dat de snelheidsenergie kwadratisch toeneemt, dus als v 10x zo groot wordt, wordt de energie-inhoud 102 = 100 x zo groot. De energie-inhoud van de vlieg is dus nu (bijna)evengroot als de energieinhoud van de trein (100.000.000 x 0,7 = 70.000.000 J = 70 MegaJ).
N.B. Voor de trein lijkt het alsof het stukje piepschuim of vlieg met 1 milj km/h op hem af komt!
Dit zou dramatische gevolgen hebben voor de trein. Als beide voorwerpen evenveel energie hebben is dat te vergelijken met een frontale botsing tussen 2 gelijkwaardige auto” s bijvoorbeeld. Beide auto’s staan dan stil na de botsing en dat zal ook met de trein gebeuren als de vlieg al zijn energie op de trein overbrengt. Door de hoge snelheid gaat hij dwars door de ruit, en zal verderop steeds meer van zijn energie afgeven als hij vertraagd. Het is te vergelijken met een geweerkogel. Koper of lood is zachter dan glas, maar als de snelheid maar hoog genoeg is gaat hij door het glas heen.
Het maakt niet uit of de kogel de snelheid heeft en het glas stil staat, of dat de kogel stil staat en het glas de snelheid (van de kogel) heeft.
***arjen***
