התנגשות אי־אלסטית

• מכניקה
• כוחות וחוקי ניוטון
• 5 דקות קריאה

מה קורה כששני גופים מתנגשים ונצמדים, למה התנע נשמר אבל האנרגיה לא, ולאן היא נעלמת — עם נוסחה ותרגיל פתור.

התשובה בקצרה

התנגשות אי־אלסטית היא התנגשות שבה חלק מהאנרגיה הקינטית אובד. בהתנגשות אי־אלסטית מלאה, הגופים נצמדים וממשיכים יחד:

1. התנע נשמר תמיד. סכום המכפלות של מסה במהירות זהה לפני ואחרי.
2. האנרגיה הקינטית לא נשמרת. חלק ממנה הופך לחום, לקול ולעיוות של החומר.

למי זה מיועד: התנגשויות ותנע נלמדים בפרק המכניקה בתיכון. כדאי להכיר קודם אנרגיית תנועה.

שימור התנע

תנע הוא מכפלה של מסה במהירות. הוא מודד “כמה קשה לעצור” גוף: משאית איטית ומכונית מהירה יכולות להיות בעלות אותו תנע. בכל התנגשות, כל עוד לא פועלים כוחות חיצוניים משמעותיים, התנע הכולל של שני הגופים יחד נשמר.

זה נכון בכל סוגי ההתנגשויות — גם כשהגופים נצמדים וגם כשהם נפרדים. לכן שימור התנע הוא הכלי הראשון שמושכים בכל תרגיל התנגשות. כשהגופים נצמדים וממשיכים יחד, יש להם מהירות משותפת אחת, ואפשר לחלץ אותה ישירות.

תרגיל פתור

הנתונים: מכונית במסה 1,000 קילוגרם נוסעת ב־20 מטר לשנייה ומתנגשת במכונית זהה שעומדת במקום. אחרי ההתנגשות שתיהן נצמדות וממשיכות יחד.
השאלה: מה המהירות המשותפת, וכמה אנרגיה קינטית אבדה?

1. מציבים בנוסחה. המכונית השנייה עומדת, ולכן התנע שלה אפס: v = (1000 · 20 + 0) / 2000 = 10
2. מחשבים אנרגיה קינטית לפני ההתנגשות: E = ½ · 1000 · 20² = 200,000
3. ואחרי, עם המסה המשותפת והמהירות החדשה: E = ½ · 2000 · 10² = 100,000

התשובה: המהירות המשותפת היא 10 מטר לשנייה, וחצי מהאנרגיה הקינטית — 100,000 ג’אול — אבדה. v = 10 ms

לאן נעלמת האנרגיה

האנרגיה לא נעלמת באמת — היא רק משנה צורה. חלק ממנה הופך לחום, חלק לקול של המכה, וחלק גדול מושקע בעיוות של החומר: מתכת שמתקמטת, פלסטיק שנשבר. זה בדיוק מה שאומר חוק שימור האנרגיה: הכמות הכוללת נשמרת, גם אם האנרגיה הקינטית לא.

מהנדסים משתמשים בזה בכוונה. אזורי הריסוק במכונית מתוכננים להתקמט בתאונה, כדי שכמה שיותר אנרגיה תושקע בקימוט המתכת ולא תגיע לנוסעים.

איפה רואים את זה בחיים

• תאונת דרכים

  הרכבים נצמדים או מתקמטים. רוב האנרגיה הקינטית הופכת לעיוות מתכת ולחום — וזה בדיוק התפקיד של אזורי הריסוק.

• לתפוס כדור

  כשאתם תופסים כדור, הוא נעצר בידכם ונע איתה. האנרגיה שלו נבלעת בשריר וביד.

• פלסטלינה בקיר

  כדור פלסטלינה שנזרק על קיר נדבק ומשתטח. כל האנרגיה הקינטית שלו הפכה לעיוות ולחום.

שאלות נפוצות

מה ההבדל בין התנגשות אלסטית לאי־אלסטית?

בשתיהן התנע נשמר. ההבדל הוא באנרגיה הקינטית: בהתנגשות אלסטית היא נשמרת, ובאי־אלסטית חלק ממנה אובד. כשהגופים נצמדים וממשיכים יחד, זו התנגשות אי־אלסטית מלאה — ואז אובדת הכמות הגדולה ביותר.

מה זה תנע?

מכפלה של מסה במהירות. יש לו כיוון, כמו למהירות, ולכן בתרגילים בקו ישר מסמנים כיוון אחד כחיובי והשני כשלילי. היחידה שלו היא קילוגרם כפול מטר לשנייה.

איך יודעים איזה סוג התנגשות זו?

לפי מה שכתוב בשאלה. אם נאמר שהגופים נצמדו, ממשיכים יחד או נשארו דבוקים — זו התנגשות אי־אלסטית מלאה. אם נאמר שהאנרגיה הקינטית נשמרה — זו התנגשות אלסטית.

תרגילי התנגשויות מפילים אתכם?

בקורס המכניקה כל נושא מוסבר בסרטון, ולכל תרגיל בחוברת יש פתרון וידאו מלא. משלמים פעם אחת, והקורס נשאר אצלכם.

לקורס המכניקה

או מתחילים בחינם: חוברת התרגילים במכניקה, להורדה