
【电】 elastic collision
弹性碰撞(Elastic Collision)是物理学中描述两个或多个物体相互作用后动能与动量均守恒的碰撞现象。根据《物理学名词》定义,其核心特征为碰撞前后系统总动能保持不变,且物体间无永久形变或热能产生。
动量守恒
碰撞前后系统的总动量恒定,遵循公式:
$$ m1mathbf{v}{1i} + m2mathbf{v}{2i} = m1mathbf{v}{1f} + m2mathbf{v}{2f}
$$
其中(m)为质量,(mathbf{v}_i)和(mathbf{v}_f)分别为碰撞前后的速度矢量(参考《经典力学》教材。
动能守恒
总动能满足:
$$ frac{1}{2}m1v{1i} + frac{1}{2}m2v{2i} = frac{1}{2}m1v{1f} + frac{1}{2}m2v{2f}
$$
这一特性使其区别于非弹性碰撞(来源:HyperPhysics权威词条。
弹性碰撞理论被广泛应用于机械工程(如缓冲装置设计)、材料科学(原子级碰撞模拟)及航天器轨道计算(《工程力学实践指南》。
弹性碰撞是物理学中一个核心概念,指碰撞过程中动能和动量均守恒的相互作用。以下是详细解释:
动能守恒
碰撞前后系统的总动能保持不变,即:
$$frac{1}{2}m1v{1i} + frac{1}{2}m2v{2i} = frac{1}{2}m1v{1f} + frac{1}{2}m2v{2f}$$
其中,(m_1, m2)为物体质量,(v{i})和(v_{f})分别为碰撞前后的速度。
动量守恒
碰撞前后系统的总动量守恒:
$$m1v{1i} + m2v{2i} = m1v{1f} + m2v{2f}$$
理想条件
联立动量与动能守恒方程,可推导出碰撞后速度:
质量相等
若(m_1 = m2)且(v{2i}=0),碰撞后速度交换:(v{1f}=0),(v{2f}=v_{1i})(如台球碰撞)。
大质量撞击小质量
若(m_1 gg m2)且(v{2i}=0),碰撞后小质量物体以接近(2v_{1i})的速度弹出。
特性 | 弹性碰撞 | 非弹性碰撞 |
---|---|---|
动能是否守恒 | 是 | 否(部分转化为热) |
形变恢复 | 完全恢复 | 不完全恢复 |
恢复系数(e) | (e=1) | (0 leq e <1) |
弹性碰撞是理想化模型,现实中完全弹性碰撞极少,但可通过低能耗材料(如钢球、玻璃珠)近似实现。
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