Čo je to nepružná kolízia vo fyzike?

Tip: Väčšina kolízií je neelastických

PITTSBURGH, PA – 23. decembra 2012: Antonio Brown č. 84 z Pittsburgh Steelers sa pokúša uniknúť potápačskému náčiniu Reyho Maualugu č. 58 z Cincinnati Bengals. Gregory Shamus/Getty Images

Keď dôjde ku kolízii medzi viacerými objektmi a finále Kinetická energia je odlišná od počiatočnej kinetickej energie, hovorí sa, že je an nepružná kolízia . V týchto situáciách sa pôvodná kinetická energia niekedy stráca vo forme tepla alebo zvuku, pričom obe sú výsledkom vibrácií atómov v bode zrážky. Aj keď sa kinetická energia pri týchto zrážkach nezachováva, spád je stále zachovaná, a preto je možné použiť rovnice pre hybnosť na určenie pohybu rôznych zložiek zrážky.

Neelastické a elastické kolízie v reálnom živote

Auto narazilo do stromu. Auto, ktoré išlo rýchlosťou 80 míľ za hodinu, sa okamžite zastaví. Náraz má zároveň za následok buchot. Z fyzikálneho hľadiska sa kinetická energia auta drasticky zmenila; veľká časť energie sa stratila vo forme zvuku (rachot) a tepla (ktoré sa rýchlo rozptýli). Tento typ kolízie sa nazýva „neelastický“.

Naproti tomu zrážka, pri ktorej sa kinetická energia počas zrážky zachováva, sa nazýva an elastická kolízia . Teoreticky elastické zrážky zahŕňajú zrážku dvoch alebo viacerých objektov bez straty kinetickej energie a oba objekty sa naďalej pohybujú ako pred zrážkou. Ale, samozrejme, v skutočnosti sa to nestane: akákoľvek kolízia v skutočnom svete má za následok vydávanie zvuku alebo tepla, čo znamená, že sa stratí aspoň určitá kinetická energia. Na účely reálneho sveta sa však niektoré prípady, ako napríklad zrážka dvoch biliardových gúľ, považujú za približne elastické.

Dokonale neelastické kolízie

Zatiaľ čo k nepružnej zrážke dôjde kedykoľvek, keď sa počas kolízie stratí kinetická energia, existuje maximálne množstvo kinetickej energie, ktoré sa môže stratiť. Pri tomto druhu kolízie, nazývanej a dokonale nepružná kolízia , zrážajúce sa objekty v skutočnosti skončia „prilepené“ spolu.

Klasický príklad nastáva pri streľbe guľkou do bloku dreva. Efekt je známy ako balistické kyvadlo. Guľka prenikne do dreva a spustí pohyb dreva, ale potom sa v dreve „zastaví“. ('stop' som dal do úvodzoviek, pretože keďže guľka je teraz obsiahnutá v drevenom bloku a drevo sa začalo hýbať, guľka sa v skutočnosti tiež stále pohybuje, hoci sa nepohybuje vo vzťahu k drevu. Má statickú polohu vo vnútri bloku dreva.) Kinetická energia sa stráca (väčšinou trením guľky, ktorá zahrieva drevo pri vstupe), a na konci je jeden predmet namiesto dvoch.

V tomto prípade sa na zistenie toho, čo sa stalo, stále používa hybnosť, ale po zrážke je menej objektov ako pred zrážkou... pretože viaceré objekty sú teraz zlepené. Pre dva objekty je to rovnica, ktorá by sa použila pre dokonale nepružnú zrážku:

Rovnica pre dokonale nepružnú zrážku: