Coliziuni

O coliziune este un eveniment în care două sau mai multe corpuri își exercită forțele unul asupra altuia pentru un timp relativ scurt. Deși cea mai obișnuită utilizare colocvioasă a cuvântului „coliziune” se referă la incidente în care două sau mai multe obiecte se ciocnesc cu forță mare, utilizarea științifică a cuvântului „coliziune” nu implică nimic despre magnitudinea forței.

Câteva exemple de interacțiuni fizice în care oamenii de știință ar lua în considerare coliziunile:

O insectă atinge cu antena sa frunza unei plante. Se spune că antena intră în coliziune cu frunza.
O pisică trece prin iarbă. Fiecare contact pe care laba sa îl face cu solul este o coliziune. Fiecare atingere de către blana sa a unui fir de iarbă este o coliziune.
Când un boxer lovește cu pumnul, se spune că pumnul lor intră în coliziune cu fața adversarului.
O fuziune a găurilor negre

Unele utilizări colocviate ale cuvântului coliziune sunt:

coliziune în trafic, care implică cel puțin un automobil
coliziune în aer, între avioane
coliziune navală, implicând cel puțin o navă maritimă

Prezentare generală

(Deflexia se întâmplă atunci când un obiect atinge o suprafață plană Dacă energia cinetică după impact este aceeași ca înainte de impact, este o coliziune elastică. Nu este posibil să se determine din diagramă dacă coliziunea ilustrată a fost elastică sau inelastică, deoarece nu sunt prevăzute viteze. Cel mult se poate spune că coliziunea nu a fost perfect inelastică, pentru că în acest caz bila s-ar fi lipit de perete.)

Coliziunea este o interacțiune de scurtă durată între două sau mai multe corpuri care provoacă simultan schimbarea în mișcare a corpurilor implicate, datorită forțelor interne care au acționat între ele în timpul acesteia. Coliziunea implică forțe (există o schimbare a vitezei). Mărimea diferenței de viteză chiar înainte de impact este numită viteza de închidere. Toate coliziunile conservă impulsul. Ceea ce distinge diferite tipuri de coliziuni este dacă acestea conservă, de asemenea, energia cinetică. Linia de impact este linia care este colinară cu normala comună a suprafețelor care sunt cele mai apropiate sau în contact în timpul impactului. Aceasta este linia de-a lungul căreia acționează forța interioară a coliziunii în timpul impactului, iar coeficientul de restituire al lui Newton este definit numai de-a lungul acestei linii. Coliziuni sunt de trei tipuri. Acestea sunt: 1. coliziune perfect elastică 2. coliziune inelastică 3. coliziune perfect inelastică.

În mod specific, coliziunile pot fi fie elastice, ceea ce înseamnă că acestea conservă atât impulsul cât și energia cinetică, sau inelastice, ceea ce înseamnă că acestea conservă impulsul, dar nu și energia cinetică. O coliziune inelastică este uneori numită și o coliziune plastică.

O coliziune „perfect inelastică” (numită și o coliziune „perfect plastică”) este un caz limită de coliziune inelastică în care cele două corpuri se lipesc împreună după impact.

Gradul în care o coliziune este elastică sau inelastică este cuantificat de coeficientul de restituire, o valoare care în general se situează între zero și una. O coliziune perfect elastică are un coeficient de restituire de unu; o coliziune perfect inelastică are un coeficient de restituire de zero.

Tipuri de coliziuni

Există două tipuri de ciocniri între două corpuri: 1) Coliziuni de tip față în față sau coliziuni unidimensionale – în care viteza fiecărui corp chiar înainte de impact este de-a lungul liniei de impact și 2) Coliziuni laterale, coliziuni oblice sau coliziuni bidimensionale – în care viteza fiecărui corp înainte de impact nu este de-a lungul liniei de impact.

Potrivit coeficientului de restituire, există două cazuri speciale pentru orice coliziune după cum urmează:

O coliziune perfect elastică este definită ca una în care nu există o pierdere a energiei cinetice în coliziune. În realitate, orice coliziune macroscopică între obiecte va transforma o anumită energie cinetică în energie internă și în alte forme de energie, astfel încât niciun impact la scară largă nu este perfect elastic. Cu toate acestea, unele cazuri sunt suficient de apropiate de elasticitate perfectă încât pot fi aproximate ca atare. În acest caz, coeficientul de restituire este egal cu unu.
O coliziune inelastică este cea în care o parte a energiei cinetice este schimbată în altă formă de energie în coliziune. Impulsul este conservat în coliziuni inelastice (la fel ca în cazul coliziunilor elastice), dar nu se poate urmări energia cinetică prin coliziune, deoarece o parte din ea este transformată în alte forme de energie. În acest caz, coeficientul de restituire nu este egal cu unu.

În orice tip de coliziune există o fază când pentru o clipă corpurile în coliziune au aceeași viteză de-a lungul liniei de impact. Apoi, energia cinetică a corpurilor scade la minim în timpul acestei faze și poate fi numită fază de deformare maximă pentru care momentan coeficientul de restituire devine unu.

Coliziunile în gazele ideale se apropie de coliziunile perfect elastice, la fel ca interacțiunile de dispersie ale particulelor sub-atomice care sunt deflectate de forța electromagnetică. Unele interacțiuni la scară largă, cum ar fi interacțiunile gravitaționale de tipul celor între sateliți și planete, sunt perfect elastice.

Coliziunea dintre sferele dure poate fi aproape elastică, deci este util să se calculeze cazul limită al unei coliziuni elastice. Presupunerea conservării impulsului, precum și conservarea energiei cinetice, face posibilă calcularea vitezelor finale în coliziunile a două corpuri.