Ένα ατύχημα συνήθως περιλαμβάνει τη σύγκρουση δύο σωμάτων ενώ μπορούμε να δούμε τον κόσμο, επειδή τα φωτόνια, τα σωματίδια του φωτός, συγκρούονται με αντικείμενα και στη συνέχεια επιστρέφουν στα μάτια μας. Στη φυσική, μια σύγκρουση μπορεί να ταξινομηθεί σε διαφορετικούς τύπους συγκρούσεων με βάση τη συνολική ενέργεια του συστήματος και την αλλαγή κατεύθυνσης. Μια σύγκρουση περιλαμβάνει δύο βασικά πράγματα:μια αλλαγή στην ταχύτητα των σωμάτων που συγκρούονται και μια αλλαγή στην κατεύθυνση των σωμάτων που συγκρούονται.

Ελαστική σύγκρουση

Δύο σημαντικά μεγέθη υπαγορεύουν αν η σύγκρουση είναι ελαστική ή όχι—η ορμή του συστήματος και η συνολική κινητική ενέργεια του συστήματος. Για μια ελαστική σύγκρουση, η προϋπόθεση είναι ότι η συνολική ορμή του συστήματος θα παραμείνει αμετάβλητη πριν και μετά τη σύγκρουση. Ταυτόχρονα, η συνολική κινητική ενέργεια του συστήματος θα είναι επίσης αναλλοίωτη.

Θεωρήστε δύο σώματα, το Α και το Β, με μάζες ma και mb. Ας υποθέσουμε ότι τα δύο σώματα ταξιδεύουν προς μία κατεύθυνση αλλά με διακριτές ταχύτητες. Έστω ότι τα δύο σώματα ταξιδεύουν αρχικά με ταχύτητες ua και ub. Μετά από λίγο, αυτά τα σώματα συγκρούονται μεταξύ τους. Αφήστε τα σώματα να εξέλθουν από τη σύγκρουση με ταχύτητες va και vb. Η ορμή οποιουδήποτε σώματος μπορεί να οριστεί ως το γινόμενο της μάζας και της ταχύτητας του σώματος.

Για μια ελαστική σύγκρουση, η σχέση μεταξύ της συνολικής ορμής των δύο σωμάτων πριν και μετά τη σύγκρουση μπορεί να δοθεί ως:

που ισοδυναμεί με ρητό

Ολική αρχική κινητική ενέργεια =Ολική τελική κινητική ενέργεια

Ανελαστική σύγκρουση

Ο νόμος της διατήρησης της ορμής, που είναι αποτέλεσμα του τρίτου νόμου του Νεύτωνα, απαγορεύει τη μεταβολή της συνολικής ορμής ενός απομονωμένου συστήματος. Μια σύγκρουση ονομάζεται ανελαστική σύγκρουση εάν η ορμή διατηρείται μεταξύ δύο σωμάτων μετά τη σύγκρουσή τους, αλλά η συνολική κινητική ενέργεια του συστήματος αλλάζει.

Είναι μια παγκόσμια αλήθεια ότι η ενέργεια δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί. Αλλά μπορεί να μετατραπεί από τη μια μορφή στην άλλη. Ομοίως, όταν δύο σώματα βρίσκονται σε ανελαστική σύγκρουση, η συνολική κινητική ενέργεια του συστήματος μετά τη σύγκρουση μειώνεται σε σύγκριση με τη συνολική κινητική ενέργεια του συστήματος πριν από τη σύγκρουση. Η διαφορά στην ενέργεια συνήθως μετατρέπεται σε θερμότητα, ήχο ή μπορεί ακόμη και να εκδηλωθεί ως παραμόρφωση υλικού.

Θεωρήστε δύο σώματα, το Α και το Β, με μάζες ma και mb. Ας υποθέσουμε ότι τα δύο σώματα ταξιδεύουν προς μία μόνο κατεύθυνση αλλά με διακριτές ταχύτητες. Έστω ότι τα δύο σώματα ταξιδεύουν αρχικά με ταχύτητες ua, ub. Μετά από ένα χρονικό διάστημα, αυτά τα σώματα συγκρούονται μεταξύ τους. Αφήστε τα σώματα να εξέλθουν από τη σύγκρουση με ταχύτητες va και vb. Η ορμή οποιουδήποτε σώματος μπορεί να οριστεί ως το γινόμενο της μάζας και της ταχύτητας του σώματος.

Για μια ανελαστική σύγκρουση, τότε η σχέση μεταξύ της συνολικής ορμής των δύο σωμάτων πριν και μετά τη σύγκρουση μπορεί να δοθεί ως:

που ισοδυναμεί με ρητό

Ολική αρχική κινητική ενέργεια> Συνολική τελική κινητική ενέργεια, αυτό συμβαίνει επειδή χάνεται ενέργεια με τη μορφή θερμότητας, ήχου, παραμόρφωσης ή άλλων μορφών.

Σύγκρουση σε μία και δύο διάσταση

Οι συγκρούσεις μπορούν επίσης να ταξινομηθούν με βάση τον αριθμό των διαστάσεων που εμπλέκονται στη μέτρηση της σύγκρουσης. Όταν μια σύγκρουση συμβαίνει έτσι ώστε όλες οι μεταβλητές που εμπλέκονται στη σύγκρουση να μπορούν να μετρηθούν σε μία μόνο διάσταση, ονομάζεται σύγκρουση σε μία διάσταση. Με απλά λόγια, όταν η αρχική και η τελική ταχύτητα των μαζών που συγκρούονται και οι δύο βρίσκονται σε μία, ονομάζεται σύγκρουση σε μία διάσταση.

Όταν δύο σώματα συγκρούονται έτσι ώστε να ταξιδεύουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις το ένα προς το άλλο μετά τη σύγκρουση αλλά οι τροχιές που ακολουθούν σχηματίζουν μια γωνία μεταξύ τους όχι ίση με μηδέν ή 180 μοίρες, τότε η σύγκρουση πρέπει να μετρηθεί σε δύο διαστάσεις. Δηλαδή οι ταχύτητες των δύο σωμάτων πριν και μετά τις συγκρούσεις θα έχουν δύο συνιστώσες. Μια τέτοια σύγκρουση ονομάζεται δισδιάστατη σύγκρουση αφού εμπλέκονται και τα δύο κατευθυντικό διάνυσμα και ταχύτητα.

Συμπέρασμα

Για μια ελαστική σύγκρουση, η προϋπόθεση είναι η συνολική ορμή του συστήματος να παραμένει αμετάβλητη πριν και μετά τη σύγκρουση. Ταυτόχρονα, η συνολική κινητική ενέργεια του συστήματος θα είναι επίσης αναλλοίωτη. Μια σύγκρουση ονομάζεται ανελαστική σύγκρουση εάν η ορμή διατηρείται μεταξύ δύο σωμάτων μετά τη σύγκρουσή τους αλλά η συνολική κινητική ενέργεια του συστήματος αλλάζει.

Όταν μια σύγκρουση συμβαίνει έτσι ώστε όλες οι μεταβλητές που εμπλέκονται στη σύγκρουση να μπορούν να μετρηθούν σε μία μόνο διάσταση, ονομάζεται σύγκρουση σε μία διάσταση. Με απλά λόγια, όταν η αρχική και η τελική ταχύτητα των μαζών που συγκρούονται και οι δύο βρίσκονται σε μία, ονομάζεται σύγκρουση σε μία διάσταση. Όταν δύο σώματα συγκρούονται έτσι ώστε να ταξιδεύουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις το ένα προς το άλλο μετά τη σύγκρουση, αλλά οι τροχιές που ακολουθούν σχηματίζουν μια γωνία μεταξύ τους όχι ίση με μηδέν ή 180 μοίρες, τότε η σύγκρουση ονομάζεται δισδιάστατη σύγκρουση.