碰撞
碰撞是两物体在极短时间内接触的现象。
每一个物体各自独立的那种动量是能够发生改变的,然而它们的总的动量却是不会发生改变的, 这就被称作动量守恒定律, 也就是总量始终维系不变的那种情况。
动量守恒
守恒:总量保持不变(在封闭系统内)。
封闭系统:无任何东西进入或离开钓鱼网,也无外力施加在系统上。
动量与动能
你也许想先去阅读关于能量的网页。
动能(KE)是运动的能量(KE 源自英语 ):
KE = ½ m v2
其中:
有着一千克重量的球, 是以二十米每秒这个速度在作移动, 而有着十千克重量の球, 它是按照两米每秒这般速度在进行移动。
每个球的动量和动能是多少? 动量
1千克重的球碰撞物理竞赛,速度 20米每秒:
p = m v
p = 1千克 × 20米每秒
p = 20千克米每秒
10千克重的球,速度 2米每秒:
p = 10千克 × 2米每秒
p = 20千克米每秒
两个球的动量是相等的。
动能(KE)
1千克重的球,速度 20米每秒:
KE = ½ m v2
KE = ½ × 1千克 × (20米每秒)2
KE = 200千克米2/秒2 = 200焦耳
10千克重的球,速度 2米每秒:
KE = ½ × 10 kg × (2米每秒)2
KE = 20千克米2/秒2 = 20焦耳
小球的动能大很多!
总括
1千克,20米每秒10千克,2米每秒
动量:
20千克米每秒
20千克米每秒
动能:
200焦耳
20焦耳

所以在动量相同时碰撞物理竞赛,动能可以非常不同。
因为动能的公式含有速度的平方。
无弹性与有弹性碰撞
完美无弹性碰撞:
完美有弹性碰撞:
一般的碰撞都是在无弹性与有弹性碰撞之间的。

例子:掉下网球
网球不会反弹到原来的高度。
因为有些动能在反弹时遗失了(也有一些因为空气阻力而遗失了)
所以这是个稍为无弹性的反弹(大部分的反弹是有弹性的)。
我们能够采用, 从0(也就是无弹性)一直到1(意味着有弹性)的这样一种尺度, 去动量动画, 自己瞧一瞧。
处于引力动画网页之中的碰撞, 要么是那种无弹性的, 即两个物体迅猛撞击并结合成为一个整体, 要不是有弹性的, 也就是物体相互接触之后再分开。
速度为3米每秒作向东行进的列车车厢, 其重量是25,000千克, 它钩连到了重量为190,000千克且速度为1米每秒同样向东走的机车上。那么, 钩连之后的列车, 其速度究竟是多少呢!
碰撞是无弹性的,因为车钩把车厢与机车锁在一起。
车厢的动量
p车厢 = 25,000千克 × 3米每秒
p车厢 = 75,000千克米每秒
机车的动量
p机车 = 190,000千克 × 1米每秒
p机车 = 190,000千克米每秒
动量守恒,所以钩连后的总动量和钩连前(分开时)是相同的:
p总 = m总 v
重排为:
v = p总m总
总动量是:

p总等于, 七万五千千克米每秒, 加以, 一十九万千克米每秒, 其结果是, 二十六万五千千克米每秒。
m总等于25,000千克, 加上190,000千克, 结果是215,000千克。
解:
v = 265,000千克米每秒 215,000千克
v = 1.2326…… 米每秒
一般公式
无弹性碰撞是最简单的,如果是其他的碰撞就要用这些公式:
新vb等于, elast乘以ma乘以括号va减vb, 加上mava, 再加上mbvb, 之后除以ma加mb。
其中:
要是钩连没能成功, 车厢与机车完美地彼此弹开, 那新的速度究竟是多少呢?
碰撞是完美无弹性的。"elast" 的值是 1:
新的va等于, 弹性系数乘以, 质量mb乘以, 速度vb减去va的差, 再加上质量ma乘以速度va, 加上质量mb乘以速度vb, 然后除以, 质量ma加上质量mb。
新vb等于, elast乘以ma乘以括号va减去vb, 再加上mava以及mbvb, 然后除以ma加上mb。
代入数值:
新va等于, 1乘以190, 乘以, 1减去3的差, 加上, 25乘以3, 再加上, 190乘以1, 然后是, 25加上190, 结果是多少。
新vb等于, 一加二十五之和乘以, 三减一之差, 再加上二十五乘以三, 加上一百九十乘以一, 所得结果除以, 二十五与一百九十之和。
计算:
新 va = −0.5349……
新 vb = 1.4651……
车厢往后移动, 其速度大概是每秒零点五米, 机车朝着前方移动, 它的速度大约是每秒一点五米。
动量守恒吗?碰撞后的动量是:
pcar等于, 25000千克, 乘以, 0.5349……米每秒, 等于, 负13372千克米每秒。
机车的功率等于, 十九万千克乘以, 一点四六五一等等米每秒, 结果是, 二十七万八千三百七十二千克米每秒。
p总等于负的一万三千三百七十二千克米每秒, 加上二十七万八千三百七十二千克米每秒, 结果是二十六万五千千克米每秒。
这和上面例子一样,所以动量是守恒的。
