碰撞類型和所遵循的原則及其應(yīng)用

碰撞問題是中學(xué)物理中常見的問題。所謂碰撞是指相對運動的物體相遇，在極短的時間內(nèi)，通過相互作用，運動狀態(tài)發(fā)生顯著變化的過程。

1 碰撞的三種類型

碰撞的三種類型為: ①完全非彈性碰撞。碰撞過程中，物體的動量和動能都發(fā)生變化，碰撞分為三個階段，第一階段為壓縮階段，物體自相互接觸到具有相同的速度。在這一階段，由于兩物體之間相互作用力的大小相等、方向相反，作用時間也相同，所以兩物體間相互作用的沖量大小相等，由此產(chǎn)生的動量變化量也相等，只是變化方向相反，這個階段總動量是守恒的。由于物體發(fā)生了形變，一部分動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，動能顯然不再守恒。這部分轉(zhuǎn)化了的動能是否還會重新轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽Q于材料的性質(zhì)。如果相撞的物體是完全范性體（形變后不恢復(fù)），形變就不能恢復(fù)，這部分動能就轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或其他形式的能，最后兩物體連在一起，以同一速度運動，這就是完全非彈性碰撞，碰撞前后總動量不變而總動能減少，這時動能損失最多。②彈性碰撞。如果兩個相撞的物體是彈性體，碰撞將進(jìn)入第二階段，即為恢復(fù)階段，自兩物體具有相同的速度開始分離到完全分開為止。同樣，在這階段內(nèi)，由于兩個物體間的彈力的沖量大小相等。方向相反，所以動量的改變量也相等，只是方向相反，兩物體的總動量仍沒有變化。如果相撞的物體是完全彈性體那么在第一階段轉(zhuǎn)化為彈性勢能的動能在第二階段又全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽詣幽苁睾悖@就是完全彈性碰撞。……