
【化】 imperfect elastic collision
非完全彈性碰撞(Inelastic collision)是經典力學中的重要概念,指碰撞過程中物體間動能未完全守恒但動量守恒的相互作用現象。以下從漢英對照與物理定義角度進行解釋:
術語定義
中文“非完全彈性碰撞”對應英文“Inelastic collision”(部分文獻稱“Partially elastic collision”)。根據《物理學名詞》第三版,其定義為:碰撞後系統動能部分轉化為其他形式能量(如熱能、形變能),且恢複系數滿足 (0 < e < 1)。
核心特征
數學表達示例
以兩物體碰撞為例:
$$ m_1v_1 + m_2v_2 = m_1v_1' + m_2v_2' e = frac{v_2' - v_1'}{v_1 - v_2} $$ 通過聯立方程可求解碰撞後速度。
典型應用場景
常見于車輛碰撞分析(美國國家公路交通安全管理局事故模型)、球體材料測試(ASTM彈性恢複實驗标準)等實際工程領域。
與近似概念區分
需注意其與“完全非彈性碰撞”(Perfectly inelastic collision,(e=0))的本質差異:前者保留部分動能,後者物體碰撞後共同運動。
非完全彈性碰撞是物理學中描述物體碰撞後動能部分損失的現象,其特點介于完全彈性碰撞(動能完全守恒)和完全非彈性碰撞(動能損失最大)之間。以下是詳細解釋:
若兩物體質量相等((m_1 = m2))且第二個物體初始靜止((v{2i}=0)),碰撞後速度滿足: $$v{1f} = frac{(1-e)v{1i}}{2}, quad v{2f} = frac{(1+e)v{1i}}{2}$$ 此時動能損失為初始動能的 (frac{1-e}{2})。
常見于現實場景:
類型 | 動能守恒 | 恢複系數 | 物體狀态 |
---|---|---|---|
完全彈性 | 是 | e=1 | 完全分離 |
非完全彈性 | 否 | 0<e<1 | 分離但有形變 |
完全非彈性 | 否 | e=0 | 碰撞後共同運動 |
非完全彈性碰撞體現了自然界中能量轉化的普遍規律,是工程力學、材料科學等領域的重要分析對象。
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