完全非弹性碰撞 :用于力学、物理学的术语

更新时间:2024-09-20 15:37

完全非弹性碰撞过程中物体往往会发生形变,还会发热、发声。因此在一般情况下,碰撞过程中会有动能损失,即动能不守恒,动量守恒,碰后两物体分离,这类碰撞称为非弹性碰撞(inelasticcollision)。碰撞后物体结合在一起,动能损失最大,这种碰撞叫做完全非弹性碰撞。

基本概况

由于碰撞时间极短,于是无论是否有阻力,弹性碰撞与非弹性碰撞过程中动量都守恒。弹性碰撞过程中机械能都守恒,非弹性碰撞过程中机械能都不守恒,由于碰撞时受的力作用的时间很短,作用的位移也很短,于是很难说做功,其实在碰撞中发声、发热就是一个机械能损耗的过程。只有在系统内的重力势能、弹性势能与动能间的转化才有机械能守恒,只要有机械能转化为内能,就一定没有机械能守恒。

特点举例

完全非弹性碰撞的实例:碰撞后二者合为一体(比如粘贴在一起,子弹钻入木块内等);

二者或其一产生极大塑性变形。(比如两个面团相撞)。弹性碰撞没有能量损失,动能守恒;完全非弹性碰撞能量损失最大,损失的动能转化成物体内能。碰后两物体粘在一起,合二为一。动量守恒,机械能不守恒,且损失最大。

若A球与B球发生碰撞,在碰撞为完全非弹性碰撞时,AB速度变化量最小;在碰撞为弹性碰撞时,AB速度变化量最大

说明

光滑水平面上,左边物体(速度)向右运动碰撞(速度为):两物体碰后粘在一起(完全非弹性碰撞)时:

两物体碰后没有粘在一起时:

容易证明:

即第二种情况的被碰小球的速度增量大,即两物体碰撞后被碰的物体在发生完全非弹性碰撞时速度增加最小。

推导

物体A碰撞物体B,碰撞前,物体A的质量,物体A的速度,物体B的质量,物体B的速度,由于物体A碰撞物体B,于是,,,若与等大反向,则,,,,,当且时,物体A不碰撞物体B且与同向。

碰撞前,物体A与物体B的总动量,由于、、、为定值,于是P为定值,物体A与物体B的总动能。

碰撞后,物体A的质量,物体A的速度,物体B的质量,物体B的速度,物体A与物体B的总动量 ,由于物体A与物体B的总动量不变,于是,由于P为定值,于是P'为定值,物体A与物体B的总动能,由于能量可能会损失,于是。当时,物体A与物体B的总动能Ek'最小。当物体A与物体B的总动能最小时,,这种碰撞叫做完全非弹性碰撞。

参考资料

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