碰撞

✍ dations ◷ 2025-04-04 06:30:35 #力学,经典力学

碰撞在物理学中表现为两粒子或物体间极短的相互作用。碰撞前后参与物发生速度，动量或能量改变。由能量转移的方式区分为弹性碰撞和非弹性碰撞。弹性碰撞是碰撞前后整个系统的动能不变的碰撞。弹性碰撞的必要条件是动能没有转成其他形式的能量（热能、转动能量），例如原子的碰撞。非弹性碰撞是碰撞后整个系统的部分动能转换成至少其中一碰撞物的内能，使整个系统的动能无法守恒。下面示例的碰撞原理的数学表述是由克里斯蒂安·惠更斯在1651年到1655年间提出的。

通过作用在两个碰撞物接触点的切线称为“撞击线”。通过撞击线的接触点构成两个碰撞物的总切面，称作“接触面”。

设两个物体的质量为 $m_{1}$ )。当物体在碰撞时发生变形或发热时，碰撞称为“非弹性的”。

两个守恒定律依旧生效:

在完全非弹性碰撞中，尽可能多的动能部分转化为内能。因此两个物质在碰撞后“粘”在一起并按照相同的速度（见下 $v_{2}'$ $v_{2}'$ ）继续飞行。例如两个橡皮泥球在碰撞后互相粘在一起并按同一速度继续移动。

依据动量守恒定律可微分:

依据能量守恒定律可计算内能 $U {\displaystyle U}$ $U$ :

两个物体间的实际碰撞是参考理想弹性碰撞和理想非弹性碰撞的混合模型来表述的。这个混合模型可以通过系数“k”来表达。

作为系统只考虑其中之一，所以并不考虑动能守恒，否则系统就改变了其状态。

在超弹性碰撞中内能转换超过最少中一个碰撞物的动能。其动能在此次碰撞后大于其碰撞前的动能。数学表达同总述的非弹性碰撞，为 $U<0$ $U<0$ .

反应碰撞来自反应，如化学反应或通过高能粒子在量子物理学中的碰撞产生新的粒子。在此必须注意，碰撞前后不同的粒子提供了能量和动量。在碰撞过程中速度变化的同时也存在粒子质量和数量的变化。

反应碰撞的一种类型如“电负性交换”：一个原子，分子或离子，一个或多个电子交换的原子物理学过程。很可能在此过程中一个电子给其中一个碰撞物带上正电性。如太阳风中的正电子（参见高能离子）通过彗星周围的气层时被捕获并发出x射线。

在粒子物理，原子物理或者当一个光子作为碰撞物之一时，碰撞也称为散射，散逸或漫射。当一个粒子在碰撞中向另一个能级跃迁时，也称作非弹性碰撞（非弹性散射）。当多数光子参与一个非弹性散射时会改变其总波长。相关请参阅散射和散射原理

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