Was ist ein inelastischer Stoß in der Physik?

Hinweis: Die meisten Kollisionen sind unelastisch

PITTSBURGH, PA - 23. Dezember 2012: Antonio Brown #84 von Pittsburgh Steelers versucht, dem Tauchgerät von Rey Maualuga #58 von Cincinnati Bengals zu entkommen. Gregory Shamus/Getty Images

Wenn es eine Kollision zwischen mehreren Objekten und dem Finale gibt kinetische Energie von der anfänglichen kinetischen Energie abweicht, heißt es an unelastischer Stoß . In diesen Situationen geht die ursprüngliche kinetische Energie manchmal in Form von Wärme oder Schall verloren, die beide das Ergebnis der Schwingung von Atomen am Kollisionspunkt sind. Obwohl die kinetische Energie bei diesen Kollisionen nicht erhalten bleibt, Schwung bleibt erhalten und daher können die Impulsgleichungen verwendet werden, um die Bewegung der verschiedenen Komponenten der Kollision zu bestimmen.

Unelastische und elastische Kollisionen im wirklichen Leben

Ein Auto prallt gegen einen Baum. Das Auto, das mit 80 Meilen pro Stunde fuhr, blieb sofort stehen. Gleichzeitig führt der Aufprall zu einem krachenden Geräusch. Aus physikalischer Sicht änderte sich die kinetische Energie des Autos drastisch; Ein Großteil der Energie ging in Form von Schall (dem Krach) und Wärme (die sich schnell verflüchtigt) verloren. Diese Art von Kollision wird als „unelastisch“ bezeichnet.

Im Gegensatz dazu wird ein Stoß, bei dem die kinetische Energie während des gesamten Stoßes erhalten bleibt, als ein bezeichnet elastische Kollision . Theoretisch beinhalten elastische Kollisionen zwei oder mehr Objekte, die ohne Verlust an kinetischer Energie kollidieren, und beide Objekte bewegen sich weiter wie vor der Kollision. Aber natürlich passiert das nicht wirklich: Jede Kollision in der realen Welt führt dazu, dass in irgendeiner Form Schall oder Wärme abgegeben wird, was bedeutet, dass zumindest etwas kinetische Energie verloren geht. Für reale Zwecke werden einige Fälle jedoch als ungefähr elastisch angesehen, z. B. wenn zwei Billardkugeln kollidieren.

Vollkommen unelastische Kollisionen

Während eine inelastische Kollision immer dann auftritt, wenn kinetische Energie während der Kollision verloren geht, gibt es eine maximale Menge an kinetischer Energie, die verloren gehen kann. Bei dieser Art von Kollision, genannt a vollkommen unelastischer Stoß , bleiben die kollidierenden Objekte am Ende tatsächlich aneinander haften.

Ein klassisches Beispiel hierfür ist das Schießen einer Kugel auf einen Holzblock. Der Effekt ist als ballistisches Pendel bekannt. Die Kugel dringt in das Holz ein und versetzt das Holz in Bewegung, „stoppt“ dann aber im Holz. (Ich setze „Stopp“ in Anführungszeichen, denn da sich die Kugel jetzt in dem Holzblock befindet und das Holz begonnen hat, sich zu bewegen, bewegt sich die Kugel tatsächlich auch noch, obwohl sie sich nicht in Bezug auf das Holz bewegt. Es hat eine statische Position innerhalb des Holzblocks.) Kinetische Energie geht verloren (hauptsächlich durch die Reibung der Kugel, die das Holz beim Eindringen erhitzt), und am Ende gibt es ein Objekt statt zwei.

In diesem Fall wird immer noch Impuls verwendet, um herauszufinden, was passiert ist, aber es gibt nach der Kollision weniger Objekte als vor der Kollision ... weil jetzt mehrere Objekte aneinander haften. Für zwei Objekte ist dies die Gleichung, die für einen vollkommen unelastischen Stoß verwendet werden würde:

Gleichung für einen vollkommen unelastischen Stoß: