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【討論】碰撞的種類—物理筆記
發表于: 2022/12/25
碰撞的種類:
https://img.yamol.tw/file/63a7f09c7d392.jpg
(1)若物體與地面碰撞後,可反彈至原來 H 的高度,表示物體與地面的碰撞過程無能量損失,則稱此種碰撞方式為『完全彈性碰撞』。
(2)若物體與地面碰撞的過程中,造成部分的能 量損失,使得物體與地面碰撞後,反彈的高度 h (3)若物體與地面碰撞後,完全無法反彈,物體與地面結合成一體,此時物體黏在地面上, 此種碰撞情形所損失的能量最大,我們稱此種碰撞方式為『完全非彈性碰撞』。
B、有 A、B 兩物體質量分別為 m1 與 m2 ,最初 A 物體速度為 v1 ,B 物體速度為 v2 , 碰撞發生後,A 物體的速度為 u1 ,B 物體的速度為 u2 :
https://img.yamol.tw/file/63a7f0b60d824.jpg
(1)物體發生完全彈性碰撞,表示碰撞過程無任何能量損失,因此:
動量守恆:
https://img.yamol.tw/file/63a7f0f75d970.jpg
力學能守恆(動能守恆):
https://img.yamol.tw/file/63a7f103121ac.jpg
(2)物體發生非完全彈性碰撞,表示碰撞過程有部分的能量損失,此時:
動量守恆:
https://img.yamol.tw/file/63a7f1589dde1.jpg
力學能不守恆(動能不守恆):
https://img.yamol.tw/file/63a7f171d77d9.jpg
損失的能量為
https://img.yamol.tw/file/63a7f196e7204.jpg
(3)物體發生完全非彈性碰撞,表示碰撞後兩物體連結運動(合體運動),此時能量損失最大:
動量守恆:
https://img.yamol.tw/file/63a7f1ddba7c0.jpg
力學能不守恆(動能不守恆):
https://img.yamol.tw/file/63a7f2169055a.jpg
損失的能量為
https://img.yamol.tw/file/63a7f23adfa11.jpg
==
碰撞過程的討論:
A、A 物體質量 m1 ,B 物體質量 m2 ,假設碰撞過程只有兩物體間的作用力,因此碰撞過程遵守牛頓第三運動定律。
https://img.yamol.tw/file/63a7f27ba862f.jpg
B、將 A 與 B 視為一個系統,將系統的質量視為集中在質心的質點,則 mc=(m1+m2)以質心的運動,代表整個系統的運動,以質心的動量,表示整個系統的動量。 則碰撞前:
https://img.yamol.tw/file/63a7f2d38ce84.jpg
C、A物體碰撞B物體的過程,最初A物體的速度大於B物體,因此A靠近B,此時 A、B 物體產生形變;當 A 物體的速度等於 B 物體的速度時,此時 A、B 兩物體距離最接近,同時 A、B 物體間的作用力也最大,而此時的速度亦等於質心速度;當 B 物體的速度大於A物體的速度時,此時B物體開始離開A物體,而A、B間的作用力也逐漸減小。
(1)任何的碰撞形式,碰撞過程的作用力與反作用力恆相等,因此動量守恆定律恆成立,但是碰撞過程的作用力不是定值,作用力為兩物體間距離的函數。
註:兩物體碰撞過程的作用力,接觸後,先逐漸變大,再逐漸變小,然後分開。
(2)碰撞過程動能不守恆,部分能量形成彼此間因形變儲存的位能。
(3)若為彈性碰撞,則儲存的能量會釋放,再恢復成原來的動能。因此彈性碰撞過程的力學能不守恆,但是碰撞前後的力學能守恆。
(4)若為非彈性碰撞,則碰撞過程會有能量損失,儲存的位能亦無法完全轉變為動能,因此碰撞前後的力學能不守恆,碰撞後的力學能會減少,且減少的能量,將轉變成雜亂無法利用的熱能。
https://img.yamol.tw/file/63a7f38d9c9d7.jpg
D、日常生活中,兩汽車的對撞、追撞;撞球檯上母球撞子球、棒球比賽打擊手揮棒擊球、子 彈發射與槍枝的後座力、砲彈發射與砲台的後座力、子彈打小鳥或子彈打木塊等,或者微 觀世界中,原子與基本粒子間的碰撞,都是和碰撞有密切關係。
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