Wat is een inelastische botsing in de natuurkunde?

Wanneer er een botsing is tussen meerdere objecten en de finale kinetische energie verschilt van de initiële kinetische energie, er wordt gezegd dat het een niet-elastische botsing. In deze situaties gaat de oorspronkelijke kinetische energie soms verloren in de vorm van warmte of geluid, die beide het gevolg zijn van de vibratie van atomen op het botspunt. Hoewel kinetische energie niet behouden blijft bij deze botsingen, momentum is nog steeds behouden en daarom kunnen de vergelijkingen voor momentum worden gebruikt om de beweging van de verschillende componenten van de botsing te bepalen.

Inelastische en elastische botsingen in het echte leven

Een auto crasht tegen een boom. De auto, die 80 mijl per uur reed, stopt onmiddellijk met bewegen. Tegelijkertijd resulteert de impact in een crashend geluid. Vanuit fysisch perspectief veranderde de kinetische energie van de auto drastisch; veel van de energie ging verloren in de vorm van geluid (het beukende geluid) en warmte (die snel verdwijnt). Dit type aanrijding wordt 'niet-elastisch' genoemd.

instagram viewer

Een aanrijding waarbij kinetische energie tijdens de aanrijding wordt behouden, wordt daarentegen een Elastische botsing. In theorie houden elastische botsingen in dat twee of meer objecten botsen zonder verlies van kinetische energie, en beide objecten blijven bewegen zoals ze deden vóór de botsing. Maar dit gebeurt natuurlijk niet echt: elke botsing in de echte wereld resulteert in een vorm van geluid of warmte die wordt afgegeven, wat betekent dat ten minste enige kinetische energie verloren gaat. Voor echte doeleinden worden sommige gevallen, zoals twee botsende biljartballen, echter als ongeveer elastisch beschouwd.

Perfect onelastische botsingen

Hoewel een niet-elastische botsing optreedt wanneer er tijdens de botsing kinetische energie verloren gaat, is er een maximale hoeveelheid kinetische energie die verloren kan gaan. Bij dit soort botsingen, genaamd a perfect inelastische botsing, de botsende objecten eindigen eigenlijk "aan elkaar".

Een klassiek voorbeeld hiervan doet zich voor bij het schieten van een kogel in een blok hout. Het effect staat bekend als een ballistische slinger. De kogel gaat het bos in en laat het hout bewegen, maar 'stopt' dan in het hout. (Ik zet "stop" tussen aanhalingstekens omdat, omdat de kogel zich nu in het blok hout en het hout bevindt is begonnen te bewegen, de kogel beweegt eigenlijk ook nog, hoewel hij niet beweegt ten opzichte van de hout. Het heeft een statische positie in het blok hout.) Kinetische energie gaat verloren (meestal door de wrijving van de kogel die het hout verwarmt als het binnenkomt), en uiteindelijk is er één object in plaats van twee.

In dit geval wordt momentum nog steeds gebruikt om erachter te komen wat er is gebeurd, maar er zijn minder objecten na de botsing dan vóór de botsing... omdat meerdere objecten nu aan elkaar vast zitten. Voor twee objecten is dit de vergelijking die zou worden gebruikt voor een perfect inelastische botsing:

Vergelijking voor een perfect inelastische botsing:

instagram story viewer