Ελαστική σύγκρουση σε δύο διαστάσεις

Στη φυσική, η σύγκρουση είναι η άμεση επαφή μεταξύ δύο σωμάτων που ασκούν δύναμη το ένα στο άλλο σε σύντομο χρονικό διάστημα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν δύο μπάλες μπιλιάρδου, ένα μπαστούνι του γκολφ και μια μπάλα, ένα σφυρί και ένα καρφί, δύο βαγόνια τρένου όταν είναι ζευγαρωμένα ή ένα αντικείμενο που πέφτει και ένα πάτωμα. Μια σύγκρουση έχει ως αποτέλεσμα τη μεταφορά ορμής ή κινητικής ενέργειας από το ένα σώμα στο άλλο. Οι συγκρούσεις μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους:τις ελαστικές και τις ανελαστικές συγκρούσεις. Μπορεί να υπάρξει ελαστική σύγκρουση σε δύο διαστάσεις και σε μία διάσταση.

Ορισμός της ελαστικής σύγκρουσης

Μια ελαστική σύγκρουση στη φυσική είναι η αλληλεπίδραση δύο μαζών χωρίς καμία αλλαγή στη συνολική κινητική ενέργεια. Σε μια ιδανική ελαστική σύγκρουση, δεν υπάρχει καθαρή μετατροπή της κινητικής ενέργειας σε άλλες μορφές, όπως θερμότητα, θόρυβος ή δυναμική ενέργεια. Για παράδειγμα, τα μόρια των ιδανικών αερίων συγκρούονται ελαστικά. Ένα αέριο περιλαμβάνει μεγάλο αριθμό μορίων που είναι ελαστικές σφαίρες. Όταν αυτά τα μόρια βρίσκονται σε Τυχαία ή Μπράουν κίνηση, ταξιδεύουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις με ταχύτητες που ποικίλλουν από το μηδέν έως το άπειρο, υπακούοντας στις εξισώσεις κίνησης του Νεύτωνα.

Ελαστική σύγκρουση σε μία διάσταση

Υπάρχουν διάφοροι τύποι συγκρούσεων δύο αντικειμένων. Η ελαστική σύγκρουση σε μια διάσταση είναι η απλούστερη σύγκρουση για μελέτη και καταδεικνύει πολλές από τις βασικές έννοιες που εμπλέκονται στις συγκρούσεις.

Σε ελαστικές συγκρούσεις, το σύστημα δεν υφίσταται καμία καθαρή απώλεια κινητικής ενέργειας και τόσο η ορμή όσο και η κινητική ενέργεια παραμένουν αμετάβλητες. Η έννοια της διατήρησης της ορμής είναι χρήσιμη καθώς μπορεί να εφαρμοστεί κάθε φορά που η καθαρή εξωτερική δύναμη ενός συστήματος είναι μηδέν.

Σε μονοδιάστατη σύγκρουση δύο μαζών, η αρχική και η τελική ταχύτητα καθεμιάς από τις μάζες βρίσκεται σε μία γραμμή. Και όλες οι μεταβλητές κίνησης περιέχονται σε μια ενιαία διάσταση.

Η συνολική κινητική ενέργεια των στοιχείων του συστήματος είναι η εσωτερική κινητική ενέργεια. Μόνο τα υποατομικά σωματίδια, όπως τα ηλεκτρόνια που συγκρούονται με τους πυρήνες, μπορούν να βασίζονται σε ελαστικές συγκρούσεις. Οι μακροσκοπικές συγκρούσεις μπορεί να είναι ουσιαστικά ελαστικές, αλλά όχι εντελώς. Κάποια κινητική ενέργεια μεταφέρεται πάντα σε άλλους τύπους ενέργειας, όπως η θερμότητα και ο ήχος. Η σύγκρουση μεταξύ δύο χαλύβδινων τεμαχίων πάγου είναι ένα παράδειγμα πρακτικά ελαστικής μακροσκοπικής σύγκρουσης. Μια άλλη ουσιαστικά ελαστική σύγκρουση συμβαίνει μεταξύ δύο καροτσιών με ελατηριωτούς προφυλακτήρες σε μια αερογραμμή. Οι παγωμένες επιφάνειες και τα ίχνη αέρα είναι πρακτικά χωρίς τριβές, επιτρέποντας σχεδόν ελαστικές κρούσεις.

Οι απόλυτα ελαστικές συγκρούσεις είναι ένα ιδανικό που δεν επιτυγχάνεται ποτέ πλήρως στην περίπτωση μακροσκοπικών ουσιών. Αυτά μπορούν να επιτευχθούν μόνο με μικροσκοπικά σωματίδια όπως πρωτόνια, ηλεκτρόνια και νετρόνια. Επομένως, κατά τον υπολογισμό των ενεργειών, λάβετε υπόψη την πιθανή περιστροφική ενέργεια πριν και μετά την επαφή.

Ελαστική σύγκρουση σε δύο διαστάσεις

Μια δισδιάστατη σύγκρουση ή ελαστική σύγκρουση σε δύο διαστάσεις ακολουθεί τους ίδιους νόμους με μια μονοδιάστατη σύγκρουση. Η συνολική ορμή σε κάθε κατεύθυνση και η συνολική κινητική ενέργεια είναι πάντα η ίδια πριν και μετά την κρούση.

Όταν δύο αντικείμενα συγκρούονται σε δύο διαστάσεις (π.χ. x και y), η ορμή διατηρείται σε κάθε κατεύθυνση χωριστά (εφόσον δεν υπάρχει εξωτερικό ερέθισμα προς αυτή την κατεύθυνση). Με άλλα λόγια, η συνολική ορμή στην κατεύθυνση x θα είναι η ίδια πριν και μετά τη σύγκρουση.

Συμπέρασμα

Μια σύγκρουση συμβαίνει όταν ένα σώμα συγκρούεται με ένα άλλο. Όταν δύο σώματα συγκρούονται, η ενέργεια μεταφέρεται από το ένα στο άλλο. Η ικανότητα εκτέλεσης εργασιών ονομάζεται ενέργεια. Η εμφάνισή του στη φυσική φαίνεται όταν σωματίδια, ομάδες σωματιδίων ή στερεές οντότητες κινούνται το ένα προς το άλλο και πλησιάζουν αρκετά ώστε να αλληλεπιδρούν και να ασκούν αμοιβαία επίδραση. Επιπλέον, κάποια ενέργεια συχνά διοχετεύεται στον περιβάλλοντα αέρα σε τέτοιες κρούσεις, προκαλώντας τη θέρμανση του αέρα και την εκπομπή ήχου. Το φως μεταφέρει επίσης ενέργεια από τη μια θέση στην άλλη. Όσον αφορά τη σύγκρουση, τόσο οι ελαστικές συγκρούσεις σε μία διάσταση όσο και οι ελαστικές συγκρούσεις σε δύο διαστάσεις είναι αρκετά σημαντικές.