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碰撞是什麼意思

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碰撞是什麼意思

“碰撞”在物理學中表現為兩粒子或物體間極短的相互作用。 碰撞前後參與物發生速度,動量或能量改變。由能量轉移的方式區分為彈性碰撞和非彈性碰撞。彈性碰撞是碰撞前後整個系統的動能不變的碰撞。彈性碰撞的必要條件是動能沒有轉成其他形式的能量(熱能、轉動能量),例如原子的碰撞。非彈性碰撞是碰撞後整個系統的部分動能轉換成至少其中一碰撞物的內能,使整個系統的動能無法守恆。

碰撞按能量角度分類

理想彈性碰撞

兩個物體互相碰撞,能量不轉換為內能(如熱或變形)。按照熱力學第一定律,碰撞前動能和與碰撞後動能和相等。在動量守恆定律中碰撞前的動量(向量)和同樣等於碰撞後的動量和。

理想彈性碰撞在巨集觀上是一個物理模型。由於摩擦和其他因素的存在,系統總會損失動能。相關的模型如檯球和橡膠球。

在原子和基本粒子的碰撞中,依據量子力學存在一個最小能,這個最小能給原子或其他粒子以推動力,或在量子物理學中創造和和轉換粒子提供必要條件。這個能量仍然不足以發生理想彈性碰撞。

按照熱力學第一定律,碰撞前後的動量和必須相等。

動量的方向不可忽略,因為向量和在n維空間(n>1)中是一個大數值。向量平方在能量守恆定律中視作標量。因此請注意,以下算式中速度與碰撞方向相同(相切),而不是相交。

在二維或多維空間中必須將碰撞依據碰撞角拆開分析。

非彈性碰撞

在“非彈性碰撞”中一部分動能轉化為內能(U)。當物體在碰撞時發生變形或發熱時,碰撞稱為“非彈性的”。非彈性碰撞滿足動量守恆,但不滿足機械能守恆(部分轉換為內能)。

完全非彈性碰撞

在完全非彈性碰撞中,碰撞後完全不反彈,儘可能多的動能部分轉化為內能,則在這種碰撞系統中動能損失最大。因此兩個物質在碰撞後“粘”在一起並按照相同的速度繼續飛行。例如兩個橡皮泥球在碰撞後互粘在一起並按同一速度繼續移動。

超彈性碰撞

在超彈性碰撞中內能轉換超過最少中一個碰撞物的動能。其動能在此次碰撞後大於其碰撞前的動能。數學表達同總述的非彈性碰撞,為U< 0.

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