Видове сблъсъци във физиката

Сблъсъкът във физиката се разбира като взаимодействие на тела по време на относителното им преместване. За да се класифицира резултатът от това взаимодействие, се въвежда понятието за абсолютно нееластични и абсолютно еластични удари.

Абсолютно нееластично въздействие - сблъсък на тела, в резултат на което телата се движат като цяло.

Примери за абсолютно нееластично въздействие са сблъсъкът на метеорит със Земята, мухи с предното стъкло на автомобил, куршуми с пясък, улавяне на неутрон от ураново ядро, прикрепване на електрон от йон и др.

Абсолютно еластичен удар - сблъсък, при който деформацията на телата се оказва обратима, т.е.изчезва след спиране на взаимодействието.

Например, футболна топка, след като се удари в стена, възстановява сферичната си форма.

Много елементарни частици, билярдни топки, тенис топка с ракета се сблъскват абсолютно еластично.

Абсолютно нееластичен удар. Нека го вземем за пример. абсолютно нееластичен удар при сблъсък на камион, движещ се със скорост v о = 36 км/ч = 10 м/сек, при лек автомобил, стоящ на светофар. Продължителност на въздействието t = 0,2 s. Тегло на камиона t1 = 4000 kg, тегло на превозното средство t2 = 1000 kg.

Намерете ускорението на камиона и автомобила в резултат на удара. Нека напишем закона за запазване на импулса за затворена система от тела "камион - кола":

t 1 v o = (t 1 + t 2) u, където v е тяхната обща скорост след удара.

V = m 1/m 1 + m 2 v 0

Промяната в скоростта на камиона и автомобила в резултат на сблъсък е съответно

∆v 1 = - m 2/m 1 + m 2 v 0

∆v 2 = m 1/m 1 + m 2 v 0

В резултат на сблъсъка камионът получава ускорение a 1 = ∆ v 1/∆ t

Знакът минус означава, че ускорението на подемно-транспортното средство е насочено обратно на скоростта на неговото движение: a 1 ↑ '5e ↓ '76 v о (бавно движение).

Ускорение на превозното средство след сблъсък. В този случай a2 и V (ускорено движение). Замествайки числовите стойности, намираме a 1 = 10 m/c 2 = g a2 = 40 m/c 2 = 4 g

Сравнението на ускоренията a 1 и a 2 показва, че претоварването, на което са подложени пътниците в автомобила при такъв сблъсък, е много по-голямо от претоварването на водача на камиона.

При абсолютно нееластично въздействие кинетичната енергия не се запазва.

Част от кинетичната енергия на камиона, която се изразходва за деформация на превозните средства, се определя от съотношението. Замествайки v в това съотношение, намираме.

Абсолютно устойчиво въздействие. Помислете за сблъсък на две билярдни топки с еднаква маса m и движещи се една към друга със скорости V 10 и V 20, насочени по линията, свързваща центровете на топките. Намерете скоростите V1 и V2 на топките след удар.

Законът за запазване на импулса при проекция върху оста X за затворена система от топки има формата mV 10 - mV 20 = mV 1 + mv 2. (109)

Уравнение (109) съдържа две неизвестни: V 1 и V 2. за еднозначното им определяне се изисква още едно уравнение - законът за запазване на енергията: mv 10 2 + mv 20 2 = mv 1 2 + mv 2 2

Намалявайки двете страни на (109) с m и двете страни на (110) с m/2 и пренареждайки членовете, получаваме система от две уравнения с две неизвестни: v 10 - v 1 = v 2 + v 20, v 2 2 - v 1 2 = v 2 2 - v 2 2

Разделяйки второто уравнение на система (111) на първия член по член, стигаме до еквивалентна система: v 10 - v 1 = v 2 + v 20, v 2 + v 2 = v 2 - v 20

Изваждайки първото уравнение от второто уравнение на системата, получаваме

Знакът минус означава, че скоростта на първата топка след сблъсък е противоположна на оста X.

Добавянето на уравненията на система (112) дава v 2 = v 1о

В резултат на еластичен сблъсък идентичните топки обменят проекции на скоростта върху линията, свързваща техните центрове.

Топка, движеща се с по-висока начална скорост, в същото време забавя, губи енергия, а по-бавна ускорява, набира енергия.

В конкретен случай - ако едната топка се движи със скорост v 1о = v, а втората топка е в покой, v 2о = о. След сблъсъка първата топка ще спре: v 1 = O, а другата ще започне да се движи със скорост v 2 = v.

С централния удар на топките движещата се топка спира, а неподвижната придобива скоростта на движещата се.

Скоростите на тела с различни маси след абсолютно еластично въздействие зависят от съотношението на масите на телата.