Абсолютно упругие и неупругие столкновения тел в физике - формулы и определение с примерами

Абсолютно упругие и неупругие столкновения тел

Столкновением называется очень кратковременное взаимодействие двух или более тел.

Столкновения в природе встречаются очень часто. Столкновение бильярдных шаров, прыжок человека на землю, удар по гвоздю молотком, удар по мячу футболиста и т.д. являются тому примерами.

По деформации тел в результате столкновения последние разделяются на два вида: абсолютно упругое и абсолютно неупругое.

Абсолютно неупругое столкновение. Абсолютно неупругим называется столкновением двух деформируемых шаров, которые после соприкосновения движутся вместе или с одинаковыми
скоростями. После столкновения шары могут двигаться, объединившись. Примером может послужить столкновение шаров, изготовленных из пластилина или глины (рисунок 3.5).

Пусть скорость тела с массой

Отсюда следует:

При абсолютно неупругом столкновении не выполняется закон сохранения механической энергии, часть энергии расходуется на внутреннюю энергию шаров.

Абсолютно упругим столкновением называется столкновение двух недеформируемых шаров. При этом механическая энергия системы остается прежней.

При абсолютно упругом столкновении выполняются законы сохранения импульса и кинетической энергии. 

Скорости тел с массами и до столкновения пусть будет соответственно  и , а после столкновения  и u . Для учета направления движения тел (слева направо и справа налево) будет считать скорость движения в правую сторону положительной, а в левую – отрицательной (рис. 3.6). Закон сохранения импульса и кинетической энергии для этого случая будет
следующим:

Совместно решив эти уравнения, можем найти скорости и :

Образец решения задачи:

Под воздействием постоянной силы вагон прошел 5 м со скоростью 2 м/с. Если масса вагона 400 кг и коэффициент трения 0,01, определите значение выполненной силой работы .

Дано:

Найти:

Решение:
Выполненная силой работа равна сумме выполненной работы при смещении вагона  и выполненной работы для передачи вагону кинетической энергии

Здесь . Учитывая, что , рассчитываем . Кинетическая энергия, полученная вагоном, равна .
Таким образом, работа выполненная силой  равна: . Используя данные, находим: 
Ответ: .

Основные понятия, правила и законы:

Энергия	Количественная мера различных форм движения и взаимодействия. Единица в системе СИ – 1 Дж.
Механическая работа	Величина, равная скалярному произведению силы на смещение, полученное в результате воздействия этой силы.
Полная механическая энергия системы	Сумма кинетической и потенциальной энергии системы.
Закон сохранения энергии	Энергия никогда не исчезает, ниоткуда не появляется, она может только переходить из одного вида в другой.
Коэффициент полезного действия	Отношение полезной работы к полной работе: .
Столкновение	Взаимодействие двух или более тел за очень короткий промежуток времени.
Абсолютно упругое столкновение	Столкновение двух недеформируемых шаров.
Абсолютно упругое столкновение	Столкновение двух деформируемых шаров, которые движутся затем вместе или с одинаковыми скоростями.