Что такое упругое столкновение?

Упругое столкновение происходит, когда общая кинетическая энергия или энергия движения двух или более объектов после столкновения такая же, как и до столкновения. В отличие от неупругого столкновения, энергия не преобразуется в другой тип. Полностью упругие столкновения обычно не происходят в реальном мире, кроме как между субатомными частицами, но столкновение между двумя бильярдными шарами - близкое приближение.

Есть два типа столкновений. Первое - неупругое столкновение, которое чаще встречается в повседневной жизни. Во время неупругого столкновения часть кинетической энергии или энергии движения теряется при ударе. Эта энергия преобразуется в другой тип энергии, такой как звук или тепло. При упругом столкновении вся кинетическая энергия двух объектов сохраняется во время удара.

Прежде чем два объекта сталкиваются, каждый из них имеет определенное количество кинетической энергии и импульса. Количество кинетической энергии зависит от массы и скорости каждого из объектов. В результате фундаментального закона сохранения энергии, который гласит, что энергия никогда не может быть уничтожена, полная энергия после столкновения двух объектов должна быть такой же, какой она была до столкновения. Если это упругое столкновение, то вся энергия остается в виде кинетической энергии и просто перемещается от одного объекта к другому.

В действительности, никакое столкновение между большими объектами никогда не является действительно упругим столкновением. Это происходит потому, что, когда крупные объекты сталкиваются друг с другом, часть кинетической энергии всегда теряется на различные другие виды энергии, такие как звук, тепло или сжатие объекта. В микроскопическом мире, таком как магнитное взаимодействие атомов или электронов, существует вероятность того, что столкновение будет упругим, поскольку между объектами нет физического контакта. Гравитационные взаимодействия между планетами также иногда классифицируются как совершенно упругие столкновения.

Примером почти упругого столкновения в реальном мире является взаимодействие двух бильярдных шаров. При ударе по белому шару он получает определенное количество кинетической энергии, которую затем передает во время столкновения с другим шаром. Если столкновение происходит по прямой линии, то вся кинетическая энергия передается целевому шару, что означает, что белый шар останавливается мертвым, и целевой шар уходит с точно такой же скоростью. Если шары ударяются под углом, то кинетическая энергия делится между ними.