完全非彈性碰撞過程中物體往往會發生形變,還會發熱、發聲。因此在一般情況下,碰撞過程中會有動能損失,即動能不守恒,動量守恒,碰后兩物體分離,這類碰撞稱為非彈性碰撞(inelasticcollision)。碰撞后物體結合在一起,動能損失最大,這種碰撞叫做完全非彈性碰撞。
基本概況
由于碰撞時間極短,于是無論是否有阻力,彈性碰撞與非彈性碰撞過程中動量都守恒。彈性碰撞過程中機械能都守恒,非彈性碰撞過程中機械能都不守恒,由于碰撞時受的力作用的時間很短,作用的位移也很短,于是很難說做功,其實在碰撞中發聲、發熱就是一個機械能損耗的過程。只有在系統內的重力勢能、彈性勢能與動能間的轉化才有機械能守恒,只要有機械能轉化為內能,就一定沒有機械能守恒。
特點舉例
完全非彈性碰撞的實例:碰撞后二者合為一體(比如粘貼在一起,子彈鉆入木塊內等);
二者或其一產生極大塑性變形。(比如兩個面團相撞)。彈性碰撞沒有能量損失,動能守恒;完全非彈性碰撞能量損失最大,損失的動能轉化成物體內能。碰后兩物體粘在一起,合二為一。動量守恒,機械能不守恒,且損失最大。
若A球與B球發生碰撞,在碰撞為完全非彈性碰撞時,AB速度變化量最小;在碰撞為彈性碰撞時,AB速度變化量最大
說明
光滑水平面上,左邊物體(速度)向右運動碰撞(速度為):兩物體碰后粘在一起(完全非彈性碰撞)時:
兩物體碰后沒有粘在一起時:
容易證明:
即第二種情況的被碰小球的速度增量大,即兩物體碰撞后被碰的物體在發生完全非彈性碰撞時速度增加最小。
推導
物體A碰撞物體B,碰撞前,物體A的質量,物體A的速度,物體B的質量,物體B的速度,由于物體A碰撞物體B,于是,,,若與等大反向,則,,,,,當且時,物體A不碰撞物體B且與同向。
碰撞前,物體A與物體B的總動量,由于、、、為定值,于是P為定值,物體A與物體B的總動能。
碰撞后,物體A的質量,物體A的速度,物體B的質量,物體B的速度,物體A與物體B的總動量,由于物體A與物體B的總動量不變,于是,由于P為定值,于是P'為定值,物體A與物體B的總動能,由于能量可能會損失,于是。當時,物體A與物體B的總動能Ek'最小。當物體A與物體B的總動能最小時,,這種碰撞叫做完全非彈性碰撞。
參考資料 >