ما هو التصادم غير المرن في الفيزياء؟

عندما يكون هناك تصادم بين كائنات متعددة والنهائي الطاقة الحركية يختلف عن الطاقة الحركية الأولية ، يقال أنه تصادم غير مرن. في هذه الحالات ، تُفقد الطاقة الحركية الأصلية في بعض الأحيان على شكل حرارة أو صوت ، وكلاهما نتيجة اهتزاز الذرات عند نقطة التصادم. على الرغم من أن الطاقة الحركية ليست محفوظة في هذه التصادمات ، قوة الدفع لا يزال محفوظًا وبالتالي يمكن استخدام معادلات الزخم لتحديد حركة المكونات المختلفة للتصادم.

اصطدام سيارة بشجرة. توقفت السيارة التي كانت تسير بسرعة 80 ميلاً في الساعة على الفور. في الوقت نفسه ، ينتج عن التأثير ضوضاء تحطمها. من منظور الفيزياء ، تغيرت الطاقة الحركية للسيارة بشكل كبير. فقد الكثير من الطاقة في شكل صوت (الضجيج المنهار) والحرارة (التي تتبدد بسرعة). يسمى هذا النوع من التصادم "غير مرن".

في المقابل ، يسمى التصادم الذي يتم فيه حفظ الطاقة الحركية خلال التصادم تصادم مرن. من الناحية النظرية ، تنطوي التصادمات المرنة على جسمين أو أكثر يتصادمان مع عدم فقدان الطاقة الحركية ، ويستمر كلا الجسمين في التحرك كما كانا قبل التصادم. لكن بالطبع ، هذا لا يحدث حقًا: أي تصادم في العالم الحقيقي ينتج عنه شكل من أشكال الصوت أو الحرارة ، مما يعني فقدان بعض الطاقة الحركية على الأقل. ولأغراض العالم الواقعي ، على الرغم من ذلك ، تعتبر بعض الحالات ، مثل تصادم كرات البلياردو ، مرنة تقريبًا.

بينما يحدث تصادم غير مرن في أي وقت يتم فيه فقدان الطاقة الحركية أثناء التصادم ، هناك كمية قصوى من الطاقة الحركية التي يمكن فقدانها. في هذا النوع من التصادم ، يسمى أ تصادم غير مرن تماما، فإن الأشياء المتصادمة تنتهي في الواقع "عالقة" معًا.

يحدث مثال كلاسيكي على ذلك عند إطلاق رصاصة على كتلة من الخشب. يُعرف التأثير باسم البندول البالستي. تدخل الرصاصة إلى الخشب وتبدأ في تحريك الخشب ، ولكن بعد ذلك "تتوقف" داخل الخشب. (أضع "قف" في الاقتباسات ، لأن الرصاصة موجودة الآن داخل كتلة الخشب والخشب بدأت تتحرك ، والرصاصة ما زالت في الواقع تتحرك كذلك ، على الرغم من أنها لا تتحرك فيما يتعلق بـ خشب. لها موقع ثابت داخل كتلة الخشب.) يتم فقدان الطاقة الحركية (غالبًا من خلال احتكاك الرصاصة بتسخين الخشب عند دخوله) ، وفي النهاية ، يوجد كائن واحد بدلاً من اثنين.

في هذه الحالة ، لا يزال يستخدم الزخم لمعرفة ما حدث ، ولكن هناك عدد أقل من الأشياء بعد الاصطدام عما كان عليه قبل التصادم... لأن كائنات متعددة عالقة الآن معًا. بالنسبة إلى شيئين ، هذه هي المعادلة التي سيتم استخدامها لتصادم غير مرن تمامًا:

معادلة التصادم غير المرن تمامًا: