彈性碰撞

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介紹

當兩個物體相互接觸時，就會發生碰撞，其中至少有一個物體必須處於運動狀態。彈性碰撞是指總動能保持不變的碰撞。換句話說，動能保持恆定的碰撞稱為彈性碰撞。

彈性碰撞可能發生在一個靜止物體和一個運動物體之間，也可能發生在兩個運動物體之間。由於兩個彈性物體之間不會發生碰撞，因此彈性碰撞的概念僅限於運動物體。在彈性碰撞的情況下，總動能和動量不會發生變化。

兩個球之間的彈性碰撞

定義：彈性碰撞

彈性碰撞是指兩個物體之間的碰撞，在碰撞過程中總動能沒有發生變化。在彈性碰撞的情況下，碰撞前後總動量保持不變。

彈性碰撞的定義指出，由於兩個物體的碰撞，沒有能量損失。在這種情況下，兩個物體的動能和動量在碰撞前後都保持不變。然而，在現實生活中，幾乎沒有完全彈性的碰撞。

靜止物體具有勢能，當它開始運動時，勢能會轉化為動能。此外，運動物體具有動量，它是運動物體質量和速度的乘積。

因此，彈性碰撞是一種理想的假設情況，其中運動物體即使在碰撞後也能保持其能量。

彈性碰撞的特徵

彈性碰撞的主要特徵如下

• 在彈性碰撞的情況下，兩個物體的線性動量守恆。

• 碰撞前後物體的總能量保持不變。

• 碰撞前後總動能也保持不變。

• 在彈性碰撞的情況下，涉及保守力。

• 在彈性碰撞的情況下，機械能不會在碰撞期間和之後轉化為熱量、光等。

彈性碰撞的例子

檢視一些例子來更好地理解彈性碰撞的概念非常重要。以下兩個例子可能會消除你對彈性碰撞的疑問。

考慮將一個網球掉到地上。如果你把它掉下去，它在與地面碰撞後會彈回。在這種情況下，球的動能使其彈回。換句話說，由於動能守恆，網球彈回。這是現實生活中幾乎彈性碰撞的一個例子。

氣體的原子粒子表現出完全彈性的狀態。它們不斷運動並相互碰撞。在這種碰撞中，動能是守恆的。因此，原子粒子的碰撞是彈性碰撞的最佳例子。

非彈性碰撞

非彈性碰撞與彈性碰撞相反。在非彈性碰撞中，碰撞後動能和動量不會守恆。換句話說，非彈性碰撞是指在碰撞後動能和動量損失到其他形式的能量的碰撞。現實生活中的大多數碰撞都是非彈性的，它們在碰撞後會以熱量、噪音等形式損失能量。

例如，當一團粘土掉到地上時，它不會彈回，因為它的動能在碰撞過程中損失了。同樣，在汽車碰撞中，汽車的動能和動量會損失到其他形式的能量，這就是為什麼汽車不會以相同的速度返回到其先前的軌跡。

結論

彈性碰撞在本質上可能是假設性的，但學習和研究它們是令人興奮的。通過了解碰撞如何是彈性的，我們可以理解碰撞是如何發生的，並將其應用於現實生活中的情況。這就是為什麼瞭解有關彈性碰撞的更多資訊對所有人來說都如此重要的原因。現實生活中的大多數碰撞都是非彈性的，因此知道哪些是彈性的對於學生和研究人員來說肯定是有利的。

常見問題

問題 1. 為什麼原子粒子的碰撞最適合彈性碰撞？

氣體的原子粒子表現出完全彈性的狀態。它們不斷運動並相互碰撞。在這種碰撞中，動能是守恆的。因此，原子粒子的碰撞是彈性碰撞的最佳例子。

問題 2. 寫出彈性碰撞的三個特徵

彈性碰撞的主要特徵如下

• 在彈性碰撞的情況下，兩個物體的線性動量守恆。

• 碰撞前後物體的總能量保持不變。

• 碰撞前後總動能也保持不變。

問題 3. 在非彈性碰撞中，動能守恆嗎？舉一個例子。

在非彈性碰撞的情況下，動能會在碰撞過程中損失。例如，當一團粘土掉到地上時，它不會彈回，因為能量在碰撞過程中損失了。