事故は通常、光の粒子である光子が物体と衝突してから私たちの目に戻ってくるため、私たちが世界を見ることができる間に 2 つの物体が衝突することを伴います。物理学では、システムの総エネルギーと方向の変化に基づいて、衝突をさまざまな種類の衝突に分類できます。衝突には、衝突する物体の速度の変化と、衝突する物体の方向の変化という 2 つの重要な事柄が含まれます。

弾性衝突

衝突が弾性的かどうかを決定する 2 つの重要な量は、システムの運動量とシステムの総運動エネルギーです。弾性衝突の条件は、システムの全運動量が衝突の前後で変化しないことです。同時に、システムの総運動エネルギーも変更されません。

質量が ma と mb の 2 つの物体 A と B を考えます。 2 つの物体が同じ方向に移動しているが、異なる速度で移動していると仮定します。 2 つの物体が最初は速度 ua と ub で移動しているとします。しばらくすると、これらの物体は互いに衝突します。ボディが速度 va と vb で衝突を終了します。あらゆる物体の運動量は、物体の質量と速度の積として定義できます。

弾性衝突の場合、衝突前後の 2 つの物体の総運動量の関係は次のように与えられます。

これは言うのと同じです

総初期運動エネルギー =総最終運動エネルギー

非弾性衝突

ニュートンの第 3 法則の結果である運動量保存の法則は、孤立したシステムの全運動量が変化することを禁じます。 2 つの物体が衝突した後に運動量が保存される場合、衝突は非弾性衝突と呼ばれますが、システムの総運動エネルギーは変化します。

エネルギーは作り出すことも破壊することもできないというのは普遍的な真実です。しかし、ある形から別の形に変換することができます。同様に、2 つの物体が非弾性衝突している場合、衝突後のシステムの総運動エネルギーは、衝突前のシステムの総運動エネルギーと比較して減少します。エネルギーの差は通常、熱や音に変換されるか、材料の変形として現れることさえあります。

質量が ma と mb の 2 つの物体 A と B を考えます。 2 つの物体が同じ方向に移動しているが、異なる速度で移動していると仮定します。 2 つの物体が最初は速度 ua と ub で移動しているとします。しばらくすると、これらの物体は互いに衝突します。ボディが速度 va と vb で衝突を終了します。あらゆる物体の運動量は、物体の質量と速度の積として定義できます。

非弾性衝突の場合、衝突前後の 2 つの物体の総運動量の関係は次のように与えられます。

これは言うのと同じです

総初期運動エネルギー> 総最終運動エネルギー。これは、エネルギーが熱、音、変形、またはその他の形で失われるためです。

一次元と二次元の衝突

衝突は、衝突の測定に関与する次元の数に基づいて分類することもできます。衝突に関与するすべての変数を 1 次元で測定できるように衝突が発生した場合、それは 1 次元での衝突と呼ばれます。簡単に言えば、衝突する質量の初期速度と最終速度の両方が 1 つである場合、それは 1 次元での衝突と呼ばれます。

2 つの物体が衝突し、衝突後に互いに異なる方向に移動するが、物体がたどる軌道が 0 度または 180 度に等しくない角度を形成する場合、衝突は 2 次元で測定する必要があります。これは、衝突前後の 2 つの物体の速度であり、2 つの成分を持ちます。このような衝突は、方向ベクトルと速度の両方が関与するため、2 次元衝突と呼ばれます。

結論

弾性衝突の条件は、システムの全運動量が衝突の前後で変化しないことです。同時に、システムの総運動エネルギーも変更されません。 2 つの物体が衝突した後に運動量が保存されるが、系の総運動エネルギーが変化する場合、衝突は非弾性衝突と呼ばれます。

衝突に関与するすべての変数を 1 次元で測定できるように衝突が発生した場合、それは 1 次元での衝突と呼ばれます。簡単に言えば、衝突する質量の初速度と終速度が 1 つである場合、それは 1 次元での衝突と呼ばれます。 2 つの物体が衝突し、衝突後に互いに異なる方向に移動するが、それらがたどる軌道が 0 度または 180 度に等しくない角度を形成する場合、その衝突は 2 次元衝突と呼ばれます。