Co to jest kolizja elastyczna?

TommL / Getty Images

jakiś elastyczna Kolizja to sytuacja, w której zderza się wiele obiektów i suma energia kinetyczna systemu jest zachowana, w przeciwieństwie do kolizja nieelastyczna , gdzie energia kinetyczna jest tracona podczas zderzenia. Wszystkie rodzaje kolizji podlegają prawu zachowania pęd .

W prawdziwym świecie większość zderzeń powoduje utratę energii kinetycznej w postaci ciepła i dźwięku, więc rzadko zdarza się, aby zderzenia fizyczne były naprawdę elastyczne. Jednak niektóre układy fizyczne tracą stosunkowo mało energii kinetycznej, więc można je przybliżać tak, jakby były zderzeniami elastycznymi. Jednym z najczęstszych przykładów są zderzenia kul bilardowych lub kule na kołysce Newtona. W takich przypadkach utracona energia jest tak minimalna, że ​​można je dobrze przybliżyć zakładając, że cała energia kinetyczna zostaje zachowana podczas zderzenia.

Obliczanie kolizji sprężystych

Zderzenie sprężyste można ocenić, ponieważ zachowuje dwie kluczowe wielkości: pęd i energię kinetyczną. Poniższe równania dotyczą przypadku dwóch obiektów, które poruszają się względem siebie i zderzają się w wyniku zderzenia sprężystego.

m ₁= Masa obiektu 1
m _dwa= Masa obiektu 2
w _1i = Inicjał prędkość obiektu 1
w _2i = Prędkość początkowa obiektu 2
w _1f = Prędkość końcowa obiektu 1
w _2f = Prędkość końcowa obiektu 2
Uwaga: Powyższe zmienne pogrubioną czcionką wskazują, że są to prędkość wektory . Pęd jest wielkością wektorową, więc kierunek ma znaczenie i musi być analizowany za pomocą narzędzi matematyka wektorowa . Brak pogrubienia w poniższych równaniach energii kinetycznej wynika z faktu, że jest to wielkość skalarna, a zatem liczy się tylko wielkość prędkości.
Energia kinetyczna zderzenia sprężystego
K _i= Początkowa energia kinetyczna układu
K _f= Końcowa energia kinetyczna układu
K _i= 0,5 m ₁ w _1i^dwa+ 0,5 m _dwa w _2i^dwa
K _f= 0,5 m ₁ w _1f^dwa+ 0,5 m _dwa w _2f^dwa
K _i= K _f
0,5 m ₁ w _1i^dwa+ 0,5 m _dwa w _2i^dwa= 0,5 m ₁ w _1f^dwa+ 0,5 m _dwa w _2f^dwa
Pęd zderzenia sprężystego
P_i = Początkowy pęd układu
P_f = Końcowy pęd układu
P_i = m ₁* w _1i + m _dwa* w _2i
P_f = m ₁* w _1f + m _dwa* w _2f
P_i = P_f
m ₁* w _1i + m _dwa* w _2i = m ₁* w _1f + m _dwa* w _2f

Teraz jesteś w stanie analizować system, rozbijając to, co wiesz, podłączając różne zmienne (nie zapomnij o kierunku wielkości wektorowych w równaniu pędu!), a następnie rozwiązując nieznane wielkości lub wielkości.