O que é dispersão elástica?

A dispersão elástica ocorre quando duas ou mais partículas colidem sem perda de energia. Isso significa que, embora as direções das partículas possam mudar, a energia cinética total do sistema, ou energia de movimento, é sempre conservada. O termo espalhamento elástico é normalmente usado na física de partículas, que é o estudo de partículas microscópicas, mas uma colisão elástica também pode ocorrer entre objetos macroscópicos. Uma colisão inelástica ocorre quando a energia é perdida durante a colisão.

O termo espalhamento elástico vem da teoria de espalhamento, que é um conjunto de regras e equações que descrevem como as partículas e as ondas interagem. No mundo macroscópico, quando dois objetos colidem, geralmente é através de uma colisão física. Na física de partículas, no entanto, os objetos podem colidir através de outras forças, incluindo colisões eletromagnéticas. Uma colisão elástica pode ocorrer entre qualquer objeto e em qualquer tipo de colisão.

A dispersão elástica é muito importante na física de partículas. Quando os elétrons colidem com outras partículas, por exemplo, a colisão é elástica, pois nenhuma energia é perdida. Isso é conhecido como dispersão de Rutherford e é um fenômeno que levou à descoberta da estrutura do átomo.

No mundo macroscópico ou físico, é excepcionalmente improvável que ocorra uma verdadeira colisão elástica entre dois objetos grandes. Isso ocorre devido às forças circundantes, bem como às vibrações que ocorrem dentro de objetos grandes. Existem algumas situações, no entanto, em que uma colisão pode ser aproximada como elástica. Isso é útil, pois permite que a velocidade e a direção previstas de dois objetos após uma colisão sejam estimadas usando métodos mais simples.

Um exemplo comum de espalhamento elástico no mundo físico é a colisão de duas bolas de bilhar. Embora uma pequena quantidade de energia seja perdida nessa colisão devido ao atrito, ela é pequena o suficiente para ser insignificante. Quando duas bolas de bilhar colidem, a segunda bola ganha quase exatamente a quantidade de energia que a primeira bola perde; portanto, a energia cinética total do sistema é conservada.

A dispersão inelástica ocorre quando a energia total dos dois ou mais objetos em colisão não é conservada. Nas colisões entre objetos do mundo real, colisões inelásticas são muito mais comuns. Isso se deve principalmente às vibrações extras que ocorrerão quando um objeto grande colidir com outro, pois essas vibrações absorvem energia que teria sido usada para o movimento. O momento, no entanto, é sempre conservado em colisões elásticas e inelásticas.