86. 87Бөлшектердің серпімді соқтығысуы

Күнделікті өмірде кездесетін соқтығысу құбылыстарын сақталу заңдарын пайдаланып (мысалы, атомдардың, шарлардың, бір-бірімен және адамның секірген кездегі Жермен соқтығысуы, т.б.) зерттеудің практикалық маңызы өте үлкен. Соқтығысу деп екі немесе одан да көп денелердің өте аз уақыт кездесуінің нәтижесіндегі әсерлесуін айтады. Денелер соқтығысу кезінде, деформацияланып, олардың кинетикалық энергиялары серпімді деформацияның энергиясына түрленеді.

Денелердің ішкі энергиясының артуы олардың температураларының жоғарылауымен қоса жүреді.Соқтығысудың абсолют серпімді және абсолют серпімсіз деген екі түрі бар.

Абсолют серпімді соқтығыу деп денелердің механикалық энергиясы энергиясының механикалық емес басқа түрлеріне өтпеген соқтығысуды айтады. Мұндай соқтығу кезінде кинетикалық энергия толығынан немесе жартылай серпімді,деформацияның потенциялдық энергиясына өтеді.Соқтығысқан кезде деформацияның потенциялдық энергиясына өтеді.Соқтығысқан кезде деформацияның потенциялдық энергиясы пайда болмаса денелердің кинетикалық энергиясы толығынан немесе жартылай ішкі энергияға айналса, соқтығысқаннан кейін соқтығысқан денелер не бірдей жылдамдықпен қозғалатын болса,не тыныштықта болса,соқтығу абсолют серпімсіз болады.Абсолют серпімсіз соқтығу кезінде импулстің сақталу заңы ғана орындалып,ал механикалық энергияның сақталу заңы орындалмайды:

m₁V₁₀+m₂V₂₀=m₁V+m₂V=V(m₁+m₂)

V=(m₁V₁₀ m₂V₂₀/m₂+m₁)

Абсолют серпімді соқтығысудың екі заңы бар:

1.импульстің сақталу заңы

2.механикалық энергияның сақталу заңы

Дене массаларын m₁және m₂ шарлар да соқтығысқанға дейінгі жылдамдықтарын ал ақырында соқтығысқаннан кейінгі жылдамдықтарын ₁ және ₂ болады.импульс пен энергияның сақталу заңы: m_{1 10}+m_{2 20}=m_{1 1} +m_{2 2}

m_{1 10}²/2 + m_{2 20}²/2 = m_{1 1}²/2 + m_{2 2}²/2

m₁( ₁₀ - ₁) = m₂( ₂₀ )

Серпімсіз соқтығысу кезінде механикалық энергия сақталмайды, ал жартылай соқтығысқаннан кейін денелердің ішкі энергиясына өтеді де оларды қыздырады:

₁ = 2 m_{2 20} + (m₁-m₂) ₁₀/ m₁+m₂

₂=2 m_{1 10} (m₂-m₁) ₂₀/ m₁+m₂

88.Орташа квадраттық жылдамдық

Молекулалардың жылдамдықтары бойынша таралуын біле отырып, жылдамдықтың, сондай-ақ жылдамдықтың функциясы болып табылатын кез келген шаманың, мәселен ² –тың орташа мәнін табуға болады. Жылдамдықтар осін шағын _і интервалына бөлейік.Әрбір интервалға молекулалардың

_і = Nf( _і) _і

Саны сәйкес келеді. _і интервалы өте кішкене болғандықтан _і-дегі молекулалардың әрқайсысының жылдамдығын шамамен _і-ге тең яғни _і интервалына жататын жылдамдықтардың мәндерінің қосындысын деп жазуға болады. Осы қосындысыны молекулалар саны бөліп орташа жылдамдық -ның мңнін анықтаймыз.

Осыған ұқсас жылдамдықтың квадратының орташа ² мәні үшін төмендегі өрнекті аламыз.

² =

-ны орнын алмастыра отырып есептеуден ²=3kT/m шығады. ²-ден алынған квадрат түбір квадратталған орташа жылдамдық деп аталады. Сонымен, _орт.кв= ²= (1.17)

Есептеуден байқалатыны, молекулалардың жылдамдығы жоғары. Оларды салыстыру мүмкiн емес, мысалға, еркiн диффузия жылдамдығымен салыстырғанда. Соқтығысудың бейберекеттiгiнiң әсерiнен молекула траекториясының түзу сызықты бөлiктерiнде ғана жылдамдығы жоғары мәнге ие. Жалпы оның қандайда бiр бағытта орынауыстыруы салыстырмалы жоғары емес.

Арнайы тәжiрибе арқылы бұл жылдамдықты өлшеуге және есептелген мәнiмен салыстыруға болады. (1.12) формуласының дұрыстығын алғаш рет О.Штерн тәжiрибесiмен дәлелдендi. Штерн тәжiрибесiнiң жетiлдiрiлген түрi демонстрациялық моделде келтiрiлген (1.9 -сурет).