牛顿力学
非弹性碰撞
非弹性碰撞不守恒机械动能;孤立系统的总动量仍守恒。
部分初始动能转化为内能、热、声音或形变。物体粘在一起的碰撞称为完全非弹性碰撞。
定义: 完全非弹性碰撞
物体粘连且水平外力冲量可忽略时,。动量守恒,但机械动能减少。
求解碰撞问题
选取包含两物体的系统并规定正方向,使用动量守恒。一维完全非弹性碰撞的共同速度为 。转化的能量并未消失。
例题: 小车粘连
一辆2 kg小车以4 m/s向右运动,与一辆以1 m/s向左运动的3 kg小车粘连。求共同速度。
解答
取向右为正: m/s,向右。
快速检测
完全非弹性碰撞中减少的动能可由碰撞前后状态计算,但能量并未消失,而是转化为内能、声音和形变。质量为 、沿同一直线初速度为 时,动能损失为 ,其中约化质量 。此式说明碰撞前的相对速度决定损失大小。
代入前先用速度符号表示反向运动;除非质量相等,共同末速度不能取算术平均。可将末速度乘以总质量,检查是否还原初始总动量。若结果为负,表示粘连后的物体沿所选负方向运动。
例如,两个等质量小车以相同速率反向运动时,初始总动量为零;若碰后粘在一起,就会静止。这并不违反守恒定律:零动量仍守恒,而初始动能转化为其他形式。该例说明不能只凭一个物体的速度预测粘连后的运动。
孤立系统完全非弹性碰撞中什么守恒?
两物体碰撞后粘在一起属于哪种碰撞?
参考文献
- Young, Freedman (2019). University Physics