Ciocniri

În general, ciocnirea a două corpuri macroscopice are două faze:

Faza comprimării (deformării reciproce) începe când corpurile ajung în contact și se termină când viteza unuia față de celălalt este nulă, iar deformările reciproce sunt maxime. În această etapă o parte a energiei cinetice a corpurilor se transformă în energie de deformare.

Faza separării începe la terminarea fazei comprimării. În această fază corpurile caută să revină la forma inițială și să se depărteze unul față de celălalt. În cazul unor corpuri perfect elastice acestea revin complet la forma inițială, iar energia de deformare se retransformă în energie cinetică. În această situație ciocnirea se numește perfect elastică, iar energia cinetică totală după ciocnire este egală cu cea dinaintea ciocnirii.

În cazul corpurilor care s-au deformat plastic, faza separării lipsește, iar energia cinetică (cea care se transformase în energie de deformare în prima fază) se transformă în alte forme de energie (în special, căldură). Ciocnirea se numește plastică.

Ciocnirea plastică:

Două puncte materiale de mase \({m_1}\) și \({m_2}\) având vitezele \({\vec v_1}\) și \({\vec v_2}\) se ciocnesc plastic. După ciocnire se formează un singur corp cu masa \({m_1} + {m_2}\) și viteza \(\vec v'\) , iar o parte din energia cinetică a corpului devine căldură. Viteza se va determina aplicând legea conservării impulsului total, iar căldura degajata va fi determinată folosind legea conservării energiei totale a sistemului.

Viteza după ciocnire: \(\vec v'\)

$${m_1}{\vec v_1} + {m_2}{\vec v_2} = \left( {{m_1} + {m_2}} \right)\vec v'$$

deci:

$$\vec v' = {{{m_1}{{\vec v}_1} + {m_2}{{\vec v}_2}} \over {{m_1} + {m_2}}}$$

Căldura degajată prin ciocnire ( \(Q\) ) :

$${1 \over 2}{m_1}v_1^2 + {1 \over 2}{m_2}v_2^2 = {1 \over 2}\left( {{m_1} + {m_2}} \right)\vec v{'^2} + Q$$

deci:

$$Q = {1 \over 2} \cdot {{{m_1}{m_2}} \over {{m_1} + {m_2}}}{\left( {{{\vec v}_1} - {{\vec v}_2}} \right)^2}$$

Ciocnirea perfect elastică:

În natură nu există ciocniri perfect elastice, dacă două puncte materiale de mase \({m_1}\) și \({m_2}\) având vitezele \({\vec v_1}\) și \({\vec v_2}\) care se ciocnesc unidimensional (înainte și după ciocnire, particulele se mișcă pe aceeași dreaptă), perfect elastic, vitezele lor după ciocnire ( \(\overrightarrow {v_1^,} \) și \(\overrightarrow {v_2^,} \) ) vor fi determinate aplicând legea conservării impulsului sistemului și legea conservării energiei cinetice a sistemului:
$${m_1}{\vec v_1} + {m_2}{\vec v_2} = {m_1}\vec v_1^, + {m_2}\vec v_2^,$$
și
$${1 \over 2}{m_1}\vec v_1^2 + {1 \over 2}{m_2}\vec v_2^2 = {1 \over 2}{m_1}\vec v_1^{{,^2}} + {1 \over 2}{m_2}\vec v_2^{{,^2}}$$
deci:
$$\eqalign{ & v_1^, = {{2{m_2}{v_2} + {m_1}{v_1} - {m_2}{v_1}} \over {{m_1} + {m_2}}} \cr & v_2^, = {{2{m_1}{v_1} + {m_2}{v_2} - {m_2}{v_2}} \over {{m_1} + {m_2}}} \cr} $$

Dacă ciocnirea nu este unidimensională, mai multe informații sunt necesare pentru a afla vitezele corpurilor după ciocnire, de exemplu, direcțiile de mișcare după ciocnire.