Head on collision : Important case of partial elastic collision

Q.A ball of mass m moving at a speed v makes a head on collision with an identical ball at rest. If the kinetic energy of the balls after collision is \frac34th of the original. Then the coefficient of restitution is

(A) e=\frac1{\sqrt2}

(B) e=\frac12

(C) e=\frac{\sqrt2}3

(D) e=\frac13

Solution

Key concepts to solve the following problem:

  • Head-on collision 
  • Coefficient of restitution
  • Conservation of linear momentum  
Given that, mass of each ball = m
According to law of conservation of momentum
m_1 u_1 +m_2 u_2 = m_1 v_1 + m_2 v_2
m v +m *0 = m v_1 + m v_2
m v = m (v_1 + v_2)
v = (v_1 + v_2)
v_1 + v_2 = v.....(1)
Given that , K.E._{net,f\;}=\frac34K.E._{net,i\;}
Therefore, \frac12\;m_1\;v_1^2\;+\;\frac12\;m_2\;v_2^2\;=\;\frac34\left[\frac12\;m_1\;u_1^2\;+\;\frac12\;m_2\;u_2^2\;\right]
\frac12\;m\;\left(\frac{v(1-e)}2\right)^2\;+\;\frac12\;m\;\left(\frac{v(1+e)}2\right)^2\;=\;\frac34\left[\frac12\;m\;v^2\;+\;\frac12\;m\;{\ast\;0}^2\;\right]
\frac12\;\;\frac{v^2\;\left(1+e\right)^2}4\;+\;\frac12\;\;\frac{v^2\;\left(1-e\right)^2}4\;=\;\frac34\left(\frac12\;v^2\;\right)
\Rightarrow\left(1+e\right)^2+\left(1-e\right)^2=3
\Rightarrow1+\;e^2+\;2e\;+\;1\;+\;e^2-2e\;= 3
\Rightarrow\;2\;e^2=\;1
\Rightarrow\;e^2=\;\frac12
\Rightarrow\;e=\;\frac1{\sqrt2}
(A) is correct option
head on collision in mechanics
The formula of coefficient of restitution is :
e=\;\frac{vel. of sepration}{vel. of approach}
e=\;\frac{v_2-v_1}{u_1-u_2}
e=\;\frac{v_2-v_1}{v-0}
v_2- v_1= ev ....(2)
On adding (1) and (2), we get
2 v_2 = v +ev
v_2=\;\frac{v(1+e)}2
On subtracting (2) from (1), we get
2 v_1 = v - ev
v_1=\;\frac{v(1-e)}2

Before jumping into the concept of head-on collisions partial elastic collision, we have to grasp a basic understanding of lines of impact and motion. Secondly, the knowledge of coefficient of restitution is of equal importance. 
  
Line of Impact:
The line along which the colliding objects make contact during the collision.

Line of Motion: The line along which the objects are moving.

Collisions can be classified into two main types based on the orientation of the line of impact and the line of motion of the colliding objects. These types are:

  1. Head on Collision :

    • In a head on collision, the line of impact is along the line of motion of the colliding objects. The objects approach each other directly, and the impact occurs along the same straight line. This type of collision is often analyzed in the context of one-dimensional motion for simplicity.
  2. Oblique Collision :

    • In an oblique collision, the line of impact is not aligned with the line of motion of the colliding objects. The objects approach each other at an angle, resulting in an impact that is not directly along the line of motion. Oblique collisions are more complex to analyze compared to head-on collisions, as they involve vector components and require consideration of two-dimensional motion.

Coefficient of Restitution:

The coefficient of restitution (e) is a crucial factor in understanding the nature of a collision. It is defined as the ratio of the final relative velocity of separation to the initial relative velocity of approach. Mathematically, e is expressed as:

e=\;\frac{relative\;velocity\;of\;separation}{relative\;velocity\;of\;appraoch\;}

The coefficient of restitution can take values between 0 and 1, inclusively, where:

  • represents a perfectly inelastic collision, where the colliding objects stick together after the collision. Here, the loss in net Kinetic energy is maximum after collision. And It is not necessary that there is always a complete loss of kinetic energy

 
  • denotes a partially elastic collision, where some of kinetic energy is lost. 

 
  • signifies a perfectly elastic collision, where the colliding objects bounce off each other without any loss of kinetic energy.

Conclusion:

Problem solving becomes easy if we have basic knowledge of types of collisions.  Understanding the coefficient of restitution is crucial in analyzing the nature of collisions and predicting the post-collision velocities of the objects involved. Except for perfectly inelastic collisions, the colliding objects get separated after the collision, undergoing either some loss or no loss in net kinetic energy, depending on the nature of the collision. Moreover, the law of conservation is applicable in all types of collisions, whether elastic, inelastic, or partially elastic

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Scroll to Top
holiganbetjojobet günceljojobet güncel girişjojobet günceljojobet girişjojobetanadoluslot güncelanadoluslot güncel girişanadoluslot girişanadoluslotJojobet, online casino ve bahis dünyasında sunduğu geniş oyun yelpazesiyle dikkat çekiyor. Kullanıcı dostu arayüzü sayesinde, jojobet giriş işlemleri hızlı ve pratik bir şekilde gerçekleştirilebiliyor. Güncel giriş bilgileriyle birlikte, oyuncular her an istedikleri oyuna ulaşabiliyorlar. Jojobet'in sunduğu canlı casino bölümü, gerçek krupiyeler eşliğinde heyecan dolu anlar yaşatırken, slot oyunları ise farklı temalarıyla eğlencenin doruklarına taşıyor. Bahis kuponları ise kullanıcıların kazançlarını artırmak için çeşitli seçenekler sunuyor. Jojobet, güvenilir yapısıyla ve avantajlı bonuslarıyla oyuncuların tercihi haline geliyor ve sektördeki yerini her geçen gün sağlamlaştırıyor.Geçen hafta, eski bir arkadaşım beni arayarak online oyunların keyifli dünyasından bahsetmeye başladı. Özellikle slot oyunlarına olan tutkusunu anlattı ve benimle "jojobet" hakkında konuştu. Bu platformun sunduğu çeşitli oyun seçenekleri ve kullanıcı dostu arayüzü, gerçekten dikkat çekici. Arkadaşım, "jojobet giriş" yaparak kazanç elde ettiğini ve bu deneyimi benimle paylaşmak istediğini söyledi. Online casino tutkunları için bu tür fırsatlar oldukça değerlidir. Eğer siz de slot oyunları ve bahis dünyasında yer almak istiyorsanız, "jojobet" yeni zevkler keşfetmenize yardımcı olabilir.Jojobet, online casino ve slot sektöründe kapsamlı hizmetler sunan bir platformdur. Kullanıcılar, jojobet üzerinden iddia bahis kuponları oluşturabilir ve çeşitli slot oyunlarıyla keyifli zaman geçirebilirler. Geniş oyun yelpazesi sayesinde, her oyuncu kendi zevkine uygun seçenekler bulabilmektedir. Ayrıca, jojobet giriş işlemleri oldukça basit ve hızlıdır, bu da kullanıcı deneyimini artırmaktadır. Gelişmiş teknolojik altyapısı ile, online bahis severlerin beklentilerini karşılamak için sürekli olarak güncellenen içerik sunmaktadır. Bu şekilde, online bahis dünyasında öne çıkan bir marka olmayı başarmaktadır.MeritKing ile online casino deneyimini bir üst seviyeye taşımaya hazırsınız. Kullanıcı dostu arayüzü sayesinde, "meritking güncel giriş" ile kolayca hesabınıza ulaşabilirsiniz. Diğer platformlar arasında kıyaslayacak olursak, bazıları hız açısından avantaja sahipken, diğerleri daha çeşitli oyun seçenekleri sunuyor. Örneğin, bazı rakip siteler A daha hızlı bir erişim sağlarken, B ise yüklü bir oyun portföyü sunuyor. Ancak, MeritKing incelediğimde, hızlı erişim ve geniş oyun seçeneğini bir arada sunduğunu fark ettim. Bu nedenle, güvenilir bir deneyim yaşamak isteyenler için MeritKing doğru tercih gibi görünüyor.Açıkçası önce inanmamıştım ama meritking güncel giriş sayfasını ziyaret ettikten sonra tüm şüphelerim geçti. Siteye erişim oldukça kolay ve hızlıydı; kullanıcı dostu arayüzü sayesinde hemen istediğim bilgiye ulaşabildim. Özellikle oyun çeşitliliği ve bonus fırsatları beni etkiledi. Canlı casino oyunları ve slot seçenekleri oldukça geniş bir yelpazeye sahipti, bu da eğlencemi artırdı. Kısa süre içinde rahatlıkla oyun oynamaya başladım ve burada geçirdiğim zaman keyifliydi. Sonuç olarak, meritking markasıyla ilgili olumsuz düşüncelerim tamamen değişti ve artık güvenilir bir platform olarak görüyorum.sehmuzaaaa