P1.3.4 Zachowanie pędu liniowego – Leybold

Użycie liniowego toru czyni możliwym uzyskanie lepszych wyników ilościowych podczas weryfikacji zachowania liniowego momentu pędu w doświadczeniu. Szczególnie na liniowym torze powietrznym możliwe jest np. zminimalizowanie „strat” energii podczas zderzeń sprężystych.

W doświadczeniach P1.3.4.1 oraz P1.3.4.2, czasy Dti zasłonięcia dwóch barier świetlnych są mierzone, np. dla dwóch ciał na liniowym torze przed i po zderzeniu sprężystym i niesprężystym. Doświadczenia te badają zderzenia pomiędzy ciałem w uchu a ciałem w spoczynku, jak również zderzenia pomiędzy dwoma ciałami w ruchu. Program analityczny oblicza i, gdy zaznaczono, porównuje prędkości, wartości pędów oraz energie ciał przed i po zderzeniu.

W doświadczeniu P1.3.4.3, siła odrzutu suwaka odrzutowego jest mierzona the dla różnych przekrojów dyszy za pomocą czułego dynamometru w celu zbadania zależności pomiędzy odpychaniem a zachowaniem liniowego momentu pędu.

Jednoliniowa CCD kamera wideo jest zdolna do rejestracji obrazów z prędkością do 160 obrazów na sekundę. Tym razem rozdzielczość jest wystarczająco wysoka do odkrycia rzeczywistego procesu zderzenia (sprężenie i rozciągnięcie sprężyny) pomiędzy dwoma ciałami na torze. Innymi słowami, VideoCom rejestruje położenie s1(t) i s2(t) dwóch ciał, ich prędkości v1(t) i v2(t) jak również ich przyspieszenia a1(t) i a 2(t) nawet podczas zderzenia. Równowaga energii i momentu może być zweryfikowana nie tylko przez i po zderzeniu, lecz także podczas samego zderzenia.

Doświadczenie P1.3.4.4 rejestruje zderzenie sprężyste dwóch ciał o masach m1 i m2. Analiza ukazuje, że pęd liniowy pozostaje stały podczas całego procesu, łącznie z rzeczywistym zderzeniem.

Z drugiej strony, energia kinetyczna osiąga minimum podczas zderzenia, co może być wytłumaczone przez energię sprężystą sprężyny. Doświadczenie to także weryfikuje trzecie prawo Newton‘a w postaci.

Z wykresu drogi w czasie możliwe jest rozpoznanie czasu t0, w którym oba ciała mają tą samą prędkość oraz odległość s2 – s1 pomiędzy ciałami. W czasie t0, wartości przyspieszenia (ich wartości bezwzględne) są największe, gdy sprężyny osiągają maksymalne naprężenie.