弾性衝突とは

弾性衝突は、2つ以上のオブジェクトの合計運動エネルギーまたは運動エネルギーが、衝突後と衝突前と同じ場合に発生します。 非弾性衝突とは異なり、エネルギーは別のタイプに変換されません。 完全に弾性的な衝突は、実世界では通常、素粒子間以外では起こりませんが、2つのビリヤードボール間の衝突は近似値です。

衝突には2つのタイプがあります。 1つは非弾性衝突であり、これは日常生活でより一般的です。 非弾性衝突では、運動エネルギーまたは運動エネルギーの一部が衝突時に失われます。 このエネルギーは、音や熱などの別のタイプのエネルギーに変換されます。 弾性衝突では、2つのオブジェクトのすべての運動エネルギーが衝突中に保持されます。

2つのオブジェクトが衝突する前に、それぞれに一定量の運動エネルギーと運動量があります。 運動エネルギーの量は、各オブジェクトの質量と速度に依存します。 エネルギーは決して破壊されないというエネルギー保存の基本法則の結果、2つの物体が衝突した後の総エネルギーは、衝突前と同じでなければなりません。 弾性衝突の場合、エネルギーはすべて運動エネルギーとして残り、あるオブジェクトから別のオブジェクトに移動するだけです。

現実には、大きなオブジェクト間の衝突は、これまで真に弾性衝突ではありません。 これは、大きなオブジェクトが互いに衝突すると、運動エネルギーの一部が、オブジェクトの音、熱、圧縮など、他のさまざまなタイプのエネルギーに常に失われるためです。 原子や電子の磁気相互作用などの微視的世界では、オブジェクト間に物理的な接触がないため、衝突が弾性的である可能性があります。 惑星間の重力相互作用も、完全に弾性的な衝突として分類される場合があります。

現実の世界でのほぼ弾性的な衝突の例は、2つのビリヤードボール間の相互作用です。 白いボールが打たれると、一定量の運動エネルギーを獲得し、別のボールとの衝突中に移動します。 衝突が直線で発生した場合、すべての運動エネルギーがターゲットボールに伝達されます。つまり、白いボールは死んで停止し、ターゲットボールはまったく同じ速度で移動します。 ボールが斜めに当たると、運動エネルギーは2つに分割されます。