Срокътеластичнавероятно си спомня думи каторазтегливилигъвкав, описание на нещо, което лесно се връща назад. Когато се прилага за сблъсък във физиката, това е точно правилно. Две топки на детска площадка, които се търкалят една в друга и след това отскачат, имаха това, което е известно катоеластичен сблъсък.
За разлика от това, когато автомобил, спрян на червена светлина, се затвори от камион, и двете превозни средства се залепват и след това се движат заедно в кръстовището със същата скорост - без отскок. Това енееластичен сблъсък.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Ако обектите сазалепени заедноили преди или след сблъсък, сблъсъкът енееластичен; ако всички обекти започват и завършватдвижещи се отделно един от друг, сблъсъкът ееластична.
Имайте предвид, че нееластичните сблъсъци не винаги трябва да показват слепващи се обектиследсблъсъкът. Например, две влакови вагони могат да тръгнат свързани, движейки се с една скорост, преди експлозията да ги подтикне в противоположни посоки.
Друг пример е този: Човек на движеща се лодка с някаква първоначална скорост може да хвърли щайга зад борда, като по този начин променя крайните скорости на лодката плюс човек и щайгата. Ако това е трудно да се разбере, помислете за обратния сценарий: щайга пада върху лодка. Първоначално щайгата и лодката се движеха с отделни скорости, след това тяхната комбинирана маса се движеше с една скорост.
За разлика от тях,еластичен сблъсъкописва случая, когато обектите, които се удрят един в друг, започват и завършват със собствените си скорости. Например, два скейтборда се приближават един към друг от противоположни посоки, сблъскват се и след това отскачат обратно към мястото, откъдето са дошли.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Ако обектите при сблъсък никога не се слепват - нито преди, нито след докосване - сблъсъкът е поне отчастиеластична.
Каква е математическата разлика?
Законът за запазване на импулса се прилага еднакво при еластични или нееластични сблъсъци в изолирана система (без нетна външна сила), така че математиката е еднаква.Общият импулс не може да се промени.Така уравнението на импулса показва всички маси, умножени по съответните им скоростипреди сблъсъка(тъй като импулсът е маса, умножена по скорост), равна на всички маси, умножена по съответните им скоростислед сблъсъка.
За две маси това изглежда така:
m_1v_ {1i} + m_2v_ {2i} = m_1v_ {1f} + m_2v_ {2f}
Където m1 е масата на първия обект, m2 е масата на втория обект, vi е съответната маса "начална скорост и vе е крайната му скорост.
Това уравнение работи еднакво добре за еластични и нееластични сблъсъци.
Понякога обаче се представя малко по-различно за нееластични сблъсъци. Това е така, защото обектите се слепват при нееластичен сблъсък - помислете за това колата да е затворена от камиона - и след това те действат като една голяма маса, движеща се с една скорост.
И така, друг начин да напишем същия закон за запазване на импулса математически занееластични сблъсъцие:
m_1v_ {1i} + m_2v_ {2i} = (m_1 + m_2} v_f
или
(m_1 + m_2} v_1 = m_1v_ {1f} + m_2v_ {2f}
В първия случай обектите са слепналислед сблъсъка, така че масите се събират и се движат с една скоростслед знака за равенство. Във втория случай е точно обратното.
Важно разграничение между тези видове сблъсъци е, че кинетичната енергия се запазва при еластичен сблъсък, но не и при нееластичен сблъсък. Така че за два сблъскващи се обекта запазването на кинетичната енергия може да бъде изразено като:
Запазването на кинетичната енергия всъщност е пряк резултат от запазването на енергията като цяло за консервативната система. Когато обектите се сблъскат, тяхната кинетична енергия се съхранява за кратко като еластична потенциална енергия, преди отново да бъде идеално прехвърлена обратно в кинетичната енергия.
Въпреки това, повечето проблеми при сблъсъка в реалния свят не са нито напълно еластични, нито нееластични. В много ситуации обаче приближението на двете е достатъчно близо за целите на студент по физика.
Примери за еластичен сблъсък
1. 2-килограмова билярдна топка, търкаляща се по земята с 3 m / s, удря друга 2-килограмова билярдна топка, която първоначално е неподвижна. След като ударят, първата билярдна топка все още е, но втората билярдна топка вече се движи. Каква е неговата скорост?
Дадената информация в този проблем е:
м1 = 2 кг
м2 = 2 кг
v1i = 3 m / s
v2i = 0 m / s
v1е = 0 m / s
Единствената неизвестна стойност в този проблем е крайната скорост на втората топка, v2е.
Включването на останалото в уравнението, което описва запазването на импулса, дава:
(2) (3) + (2) (0) = (2) (0) + (2) v_ {2f}
Решаване на v2е дава v2е = 3 m / s.
Посоката на тази скорост е същата като началната скорост за първата топка.
Този пример показва aидеално еластичен сблъсък,тъй като първата топка прехвърля цялата си кинетична енергия към втората топка, ефективно превключвайки техните скорости. В реалния свят нямаперфектноеластични сблъсъци, защото винаги има известно триене, което води до известно количество енергия, която се трансформира в топлина по време на процеса.
2. Две скали в космоса се сблъскват челно една с друга. Първият е с маса 6 кг и се движи с 28 m / s; вторият има маса от 8 кг и се движи с 15 m / s. С какви скорости се отдалечават един от друг в края на сблъсъка?
Тъй като това е еластичен сблъсък, при който се запазват импулсът и кинетичната енергия, с дадената информация могат да се изчислят две крайни неизвестни скорости. Уравненията за двете запазени величини могат да се комбинират за решаване на крайните скорости по следния начин:
Включване на дадената информация (имайте предвид, че първоначалната скорост на втората частица е отрицателна, което показва, че те се движат в противоположни посоки):
v1е = -21,14m / s
v2е = 21,86 m / s
Промяната в знаците от начална скорост до крайна скорост за всеки обект показва, че при сблъсъка и двамата са се отскочили един от друг обратно в посоката от с дошли.
Пример за нееластичен сблъсък
Мажоретка скача от рамото на други две мажоретки. Те падат надолу със скорост 3 m / s. Всички мажоретки имат маса от 45 кг. Колко бързо първата мажоретка се движи нагоре в първия момент, след като скочи?
Този проблем иматри меси, но докато частите от уравнението преди и след уравнението, показващи запазване на импулса, са написани правилно, процесът на решаване е същият.
Преди сблъсъка и тримата мажоретки са залепнали и. Ноникой не се движи. И така, vi за трите тези маси е 0 m / s, което прави цялата лява страна на уравнението равна на нула!
След сблъсъка двама мажоретки са залепнали, движейки се с една скорост, но третият се движи в обратен път с различна скорост.
Като цяло това изглежда така:
(m_1 + m_2 + m_3) (0) = (m_1 + m_2) v_ {1,2f} + m_3v_ {3f}
С заместени числа и задаване на референтна рамка къдетонадолу е отрицателен:
(45 + 45 + 45) (0) = (45 + 45) (- 3) + (45) v_ {3f}
Решаване на v3f дава v3f = 6 m / s.