Wózki na szynach

Co tu można zrobić
  1. Ustaw pusty wózek na środku toru. Popchnij w jego kierunku drugi pusty wózek tak, aby doszło do zderzenia. Jak zachowują się wózki po zderzeniu? Czy wynik eksperymentu zmieni się, jeśli na wózku uderzającym będzie ktoś siedział?
  2. Ustaw wózki na końcach toru. Usiądź na jednym z wózków i używając liny przyciągnij drugi, pusty wózek. Zapamiętaj miejsce zderzenia obu wózków. Powtórz doświadczenie z drugą osobą na drugim wózku. Czy miejsce zderzenia się zmieniło?

Dlaczego tak się dzieje
  1. Zderzenie wózków jest przykładem zderzenia sprężystego, w którym nie tylko pęd jest zachowany, ale także energia kinetyczna. Jeśli masa wózków jest równa, to konsekwencją przekazania pędu oraz energii kinetycznej jest zatrzymanie się pchniętego przez nas wózka. Jeśli masa wózków nie jest równa, oba wózki po zderzeniu się poruszają. Gdyby wózki zlepiły się ze sobą, mielibyśmy do czynienia ze zderzeniem doskonale niesprężystym, w którym pęd jest zachowany, ale tracona jest część energii kinetycznej.
  2. Pomimo tego, że tylko jedna osoba ciągnie linę, oba wózki się poruszają. To przejaw trzeciej zasady dynamiki Newtona: działając na drugi wózek pewną siłą, sami doznajemy działania siły o tej samej wartości, lecz przeciwnie skierowanej. Zasada ta często nazywana jest zasadą akcji i reakcji. Miejsce zderzenia zależy od prędkości obu wózków. Na oba wózki działa siła o takiej samej wartości przez taki sam czas, więc uzyskują one pęd o takiej samej wartości. Ponieważ pęd jest iloczynem masy i prędkości, obciążenie (zwiększenie masy) drugiego wózka owocuje zmniejszeniem jego prędkości, a w konsekwencji zmianą miejsca zderzenia.


Ciekawostki
Zasada zachowania pędu to podstawa działania silników odrzutowych, gdzie pęd wyrzucanych gazów jest równy pędowi pojazdu (lecz przeciwnie skierowany).