Qu'est-ce que la collision élastique?

Un choc élastique est une situation où plusieurs objets entrent en collision et l'énergie cinétique totale du système est conservée, contrairement à un collision inélastique, où l'énergie cinétique est perdue lors de la collision. Tous les types de collision obéissent à la loi de conservation de l'élan.

Dans le monde réel, la plupart des collisions entraînent une perte d'énergie cinétique sous forme de chaleur et de son, il est donc rare d'obtenir des collisions physiques vraiment élastiques. Cependant, certains systèmes physiques perdent relativement peu d'énergie cinétique et peuvent donc être approximés comme s'il s'agissait de collisions élastiques. Un des exemples les plus courants de ceci est les boules de billard entrant en collision ou les boules sur le berceau de Newton. Dans ces cas, l'énergie perdue est si minime qu'ils peuvent être bien approximés en supposant que toute l'énergie cinétique est préservée pendant la collision.

Calcul des collisions élastiques

Une collision élastique peut être évaluée car elle conserve deux quantités clés: la quantité de mouvement et l'énergie cinétique. Les équations ci-dessous s'appliquent au cas de deux objets qui se déplacent l'un par rapport à l'autre et entrent en collision par une collision élastique.

m₁ = Masse de l'objet 1
m₂ = Masse de l'objet 2
v_1i = Vitesse initiale de l'objet 1
v_2i = Vitesse initiale de l'objet 2
v_1f = Vitesse finale de l'objet 1
v_2f = Vitesse finale de l'objet 2
Remarque: Les variables en gras ci-dessus indiquent que ce sont les vecteurs de vitesse. L'élan est une quantité vectorielle, donc la direction est importante et doit être analysée à l'aide des outils des mathématiques vectorielles. Le manque de caractère gras dans les équations d'énergie cinétique ci-dessous est dû au fait qu'il s'agit d'une quantité scalaire et, par conséquent, seule l'importance de la vitesse est importante.
Énergie cinétique d'une collision élastique
K_je = Énergie cinétique initiale du système
K_F = Énergie cinétique finale du système
K_je = 0,5m₁v_1i² + 0,5m₂v_2i²
K_F = 0,5m₁v_1f² + 0,5m₂v_2f²
K_je = K_F
0,5m₁v_1i² + 0,5m₂v_2i² = 0,5m₁v_1f² + 0,5m₂v_2f²
Momentum d'une collision élastique
P_je = Élan initial du système
P_F = Élan final du système
P_je = m₁ * v_1i + m₂ * v_2i
P_F = m₁ * v_1f + m₂ * v_2f
P_je = P_F
m₁ * v_1i + m₂ * v_2i = m₁ * v_1f + m₂ * v_2f

Vous pouvez maintenant analyser le système en décomposant ce que vous savez, en branchant les différentes variables (n'oubliez pas la direction des quantités vectorielles dans l'équation de momentum!), Puis en résolvant pour les quantités ou quantités inconnues.