完全非弹性碰撞

用于力学、物理学的术语

完全非弹性碰撞过程中物体往往会发生形变,还会发热、发声。因此在一般情况下, 碰撞过程 中会有动能损失,即动能不守恒, 动量 守恒,碰后两物体分离,这类碰撞称为 非弹性碰撞 (inelasticcollision)。碰撞后物体结合在一起,动能损失最大,这种碰撞叫做完全非弹性碰撞。

基本概况

由于碰撞时间极短,于是无论是否有阻力, 弹性碰撞 与非弹性碰撞过程中 动量 都守恒。弹性碰撞过程中 机械能 都守恒,非弹性碰撞过程中机械能都不守恒,由于碰撞时受的力作用的时间很短,作用的位移也很短,于是很难说做功,其实在碰撞中发声、发热就是一个机械能损耗的过程。只有在系统内的 重力 势能 、 弹性势能 与动能间的转化才有机械能守恒,只要有机械能转化为 内能 ,就一定没有机械能守恒。

特点举例

完全非弹性碰撞的实例:碰撞后二者合为一体(比如粘贴在一起,子弹钻入木块内等);

二者或其一产生极大塑性变形。(比如两个面团相撞)。 弹性碰撞 没有能量损失, 动能守恒 ;完全非弹性碰撞能量损失最大,损失的动能转化成物体内能。碰后两物体粘在一起,合二为一。 动量 守恒,机械能不守恒,且损失最大。

若A球与B球发生碰撞,在碰撞为完全非弹性碰撞时,AB 速度变化量 最小;在碰撞为弹性碰撞时,AB速度变化量最大

说明

光滑水平面上,左边物体 (速度 )向右运动碰撞 (速度为 ):两物体碰后粘在一起(完全非弹性碰撞)时:

两物体碰后没有粘在一起时:

容易证明:

即第二种情况的被碰小球的速度增量大,即两物体碰撞后被碰的物体在发生完全非弹性碰撞时速度增加最小。

推导

物体A碰撞物体B,碰撞前,物体A的质量 ,物体A的速度 ,物体B的质量 ,物体B的速度 ,由于物体A碰撞物体B,于是 , , ,若 与 等大反向,则 , , , , ,当 且 时,物体A不碰撞物体B且 与 同向。

碰撞前,物体A与物体B的总动量 ,由于 、 、 、 为定值,于是P为定值,物体A与物体B的总动能 。

碰撞后,物体A的质量 ,物体A的速度 ,物体B的质量 ,物体B的速度 ,物体A与物体B的总 动量 ,由于物体A与物体B的总动量不变,于是 ,由于P为定值,于是P'为定值,物体A与物体B的总动能 ,由于能量可能会损失,于是 。当 时,物体A与物体B的总动能Ek'最小。当物体A与物体B的总动能 最小时, ,这种碰撞叫做完全非弹性碰撞。