弹性碰撞

更新时间:2024-09-08 10:30

弹性碰撞(elastic collision),又称完全弹性碰撞,指在理想情况下,物体碰撞后,形变能够恢复,不发热、发声,没有动能损失;完全弹性碰撞是恢复系数为1的碰撞。请注意后一种表述与前一种完全等价,但采用后一种更容易对问题做定量分析。

定义

弹性碰撞(elastic collision),又称完全弹性碰撞,指在理想情况下,物体碰撞后,形变能够恢复,不发热、发声,没有动能损失。按照牛顿的理论,完全弹性碰撞是恢复系数为1的碰撞。

性质

1. 总动量和总能量不变:两个物体碰撞前后,动量的矢量和、能量的和都不变。

2.在对心碰撞中 :两个物体在碰撞后相比碰撞前,相对速度大小相等,方向相反,即,如果两个物体质量相同,两个物体的速度大小与方向互换,即,则 且。

公式

一般地:定义恢复系数e=(v’2-v'1)/(v1-v2),如果仅仅考虑对心碰撞情形,由于在质心系中碰撞前后相对速度彼此相反,有 v’2-v'1=e (v1-v2) (1)

利用质心系总动量为零和相对速度的定义式,再结合(1)式,容易推出质心系中碰撞后的速度表达式。最后在表达式中代入

容易得到碰撞后速度:

取e=1即可得到完全弹性碰撞后的速度表达式。

利用恢复系数e=(v’2-v'1)/(v1-v2)和动量守恒定律可以推导出弹性碰撞后的速度公式:

如果恢复系数等于1,有公式:

动量守恒定律公式:

把两个公式联立解方程就有:

或者,回归高中物理的情形: 设两个物体质量 ,碰撞前速度,对于完全弹性碰撞:两个物体碰撞后速度 可由动量守恒定律和能量守恒定律简单地导出:

动量守恒定律:

能量守恒定律:

两个物体碰撞后速度:

注意:速度是矢量

其他

碰撞的类型还有:非弹性碰撞完全非弹性碰撞

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