Коефіцієнт відновлювання

Коефіцієнт (пружного) відновлювання (англ. coefficient of restitution, COR) двох зіштовхуваних об'єктів — це додатне дійсне число між 0.0 і 1.0, що дорівнює співвідношенню швидкостей до і після зіткнення тіл, взятих уздовж лінії зіткнення. Об'єкти для яких $COR=1$ зіштовхуються пружно, а об'єкти з $COR<1$ зіштовхуються непружно. Для $COR=0,$ об'єкти насправді «зупиняються» після удару, зовсім без відскоку. Об'єкт (одиничний) часто описують як такий, що має коефіцієнт відновлення так наче це його внутрішня властивість, безвідносна до другого об'єкта, тут визначення дається щодо бездоганно твердого і пружного об'єкта. Коефіцієнт відновлювання дорівнює Відносній швидкості після зіткнення поділеній на Відносну швидкість до зіткнення.[1]

Стрибання баскетбольного м'яча захоплене із частотою 25 кадрів у секунду. Ігноруючи спротив повітря, квадратний корінь співвідношення висоти стрибка до висоти попереднього стрибка дає коефіцієнт відновлення для зіткнення м'яч/поверхня

Рівняння

Зобразимо одновимірне зіткнення. Швидкість в довільному напрямку позначена додатно і у протилежному напрямку — від'ємно.

Коефіцієнт пружного відновлювання для двох об'єктів визначаємо як:

C_{R}={\frac {v_{b}-v_{a}}{u_{a}-u_{b}}},

де

v_{a}

є кінцевою швидкістю першого об'єкту після удару

v_{b}

є кінцевою швидкістю другого об'єкту після удару

u_{a}

є початковою швидкістю першого об'єкту до удару

u_{b}

є початковою швидкістю другого об'єкту до удару

Хоча рівняння і не включає масу, важливо розуміти, що воно все одно стосується імпульсу оскільки кінцеві швидкості залежні від мас. Це одновимірний безрозмірний параметр визначений уздовж лінії удару.

Для об'єкта, що відскакує від стаціонарного об'єкта як-от підлога:

C_{R}=-{\frac {v}{u}}

,

де

v

скалярна швидкість після удару

u

скалярна швидкість до удару

У випадку коли силами тертя можна знехтувати і об'єкт впав зі стану спокою на горизонтальну поверхню, це тотожно до:

C_{R}={\sqrt {\frac {h}{H}}}

,

де

h

це висота відскоку,

H

це висота падіння.

Двовимірний випадок

Розглянемо об'єкт, що вдаряється об важку плиту. Якщо присутній коефіцієнт тертя $C_{F}$ (і відновлювання $C_{R}$ ) між тілами, то змінюється не тільки перпендикулярна до площини зіткнення складова вектора швидкості, а й паралельна: $\Delta p_{\parallel }=F_{\parallel }\Delta t=-C_{F}F_{\perp }\Delta t=-C_{F}\Delta p_{\perp }=-C_{F}(1+C_{R})p_{\perp }$

Отже маємо:

\left[{\begin{array}{c}v_{\parallel }^{out}\\v_{\perp }^{out}\end{array}}\right]=\underbrace {\left[{\begin{array}{cc}1&-C_{F}(1+C_{R})\\0&-C_{R}\end{array}}\right]} _{A}\left[{\begin{array}{c}v_{\parallel }^{in}\\v_{\perp }^{in}\end{array}}\right].

Зауважимо, що це працює лише якщо $v_{\parallel }^{in}\geq C_{F}(1+C_{R})v_{\perp }^{in}.$

Примітки

McGinnis, Peter M. (2005). Biomechanics of sport and exercise Biomechanics of sport and exercise (вид. 2nd). Champaign, IL [u.a.]: Human Kinetics. с. 85. ISBN 9780736051019.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[1] McGinnis, Peter M. (2005). Biomechanics of sport and exercise Biomechanics of sport and exercise (вид. 2nd). Champaign, IL [u.a.]: Human Kinetics. с. 85. ISBN 9780736051019.