Hva er en uelastisk kollisjon i fysikk?

Hint: De fleste kollisjoner er uelastiske

PITTSBURGH, PA – 23. desember 2012: Antonio Brown #84 fra Pittsburgh Steelers prøver å unnslippe dykkerutstyret til Rey Maualuga #58 fra Cincinnati Bengals. Gregory Shamus/Getty Images

Når det er en kollisjon mellom flere objekter og finalen kinetisk energi er forskjellig fra den opprinnelige kinetiske energien, sies det å være en uelastisk kollisjon . I disse situasjonene går den opprinnelige kinetiske energien noen ganger tapt i form av varme eller lyd, som begge er resultatet av vibrasjonen av atomer ved kollisjonspunktet. Selv om kinetisk energi ikke er bevart i disse kollisjonene, momentum er fortsatt bevart og derfor kan likningene for momentum brukes til å bestemme bevegelsen til de ulike komponentene i kollisjonen.

Uelastiske og elastiske kollisjoner i det virkelige liv

En bil kræsjer inn i et tre. Bilen, som kjørte i 80 miles per time, stopper øyeblikkelig å bevege seg. Samtidig resulterer støtet i en knallstøy. Fra et fysikkperspektiv endret bilens kinetiske energi seg drastisk; mye av energien gikk tapt i form av lyd (krasjstøyen) og varme (som forsvinner raskt). Denne typen kollisjon kalles 'uelastisk'.

Derimot kalles en kollisjon der kinetisk energi er bevart gjennom kollisjonen an elastisk kollisjon . I teorien involverer elastiske kollisjoner to eller flere objekter som kolliderer uten tap av kinetisk energi, og begge objektene fortsetter å bevege seg som de gjorde før kollisjonen. Men selvfølgelig, dette skjer egentlig ikke: Enhver kollisjon i den virkelige verden resulterer i at en form for lyd eller varme avgis, noe som betyr at i det minste noe kinetisk energi går tapt. For virkelige formål anses noen tilfeller, for eksempel to biljardballer som kolliderer, å være tilnærmet elastiske.

Perfekt uelastiske kollisjoner

Mens en uelastisk kollisjon oppstår når som helst kinetisk energi går tapt under kollisjonen, er det en maksimal mengde kinetisk energi som kan gå tapt. I denne typen kollisjon, kalt a perfekt uelastisk kollisjon , ender de kolliderende gjenstandene faktisk opp 'fast' sammen.

Et klassisk eksempel på dette oppstår når du skyter en kule inn i en trekloss. Effekten er kjent som en ballistisk pendel. Kulen går inn i skogen og setter treet i bevegelse, men 'stopper' så inne i treet. (Jeg setter 'stopp' i anførselstegn fordi, siden kulen nå er inne i treklossen, og treet har begynt å bevege seg, beveger kulen seg faktisk også, selv om den ikke beveger seg i forhold til treet. Den har en statisk posisjon inne i treklossen.) Kinetisk energi går tapt (mest gjennom friksjonen til kulen som varmer opp treet når det kommer inn), og på slutten er det én gjenstand i stedet for to.

I dette tilfellet brukes fortsatt momentum til å finne ut hva som har skjedd, men det er færre objekter etter kollisjonen enn det var før kollisjonen ... fordi flere objekter nå sitter fast sammen. For to objekter er dette ligningen som vil bli brukt for en perfekt uelastisk kollisjon:

Ligning for en perfekt uelastisk kollisjon: