Абсолютно упругий удар: теория идеального столкновения

Видео: Физика. Законы сохранения в механике: Абсолютно упругий удар. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»

Столкновение движущихся тел присуще всем уровням физического мира – от субатомных частиц до циклопических межпланетных и межгалактических явлений. Поэтому ударные силы, отличающиеся огромным разнообразием, так интересуют физиков. Необычные превращения кинетического вида энергии в потенциальный и обратно наблюдаются, когда совершается абсолютно упругий удар. Специфика такого динамического взаимодействия двух или нескольких тел заключается в его скоротечности и высокой интенсивности.

Видео: Физика. Законы сохранения в механике: Неупругий удар. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»

Абсолютно упругий удар с его необычными физическими параметрами обмена энергией имеет большое значение при строительных работах (например, забивание свай) или во время спортивных игр, где он приносит пользу. Также он может нести немалую опасность, например, при автомобильных авариях. Следовательно, проблематика этого явления важна не только лишь для физиков-теоретиков, но и для автомобилистов, спортсменов, строителей и конструкторов.

Абсолютно упругий удар – это взаимодействие столкнувшихся тел, при котором их внутренние энергии остаются неизменными. Конечно же, в чистом виде это явление в мире макроскопических тел никогда не встречается. С точки зрения физики абсолютно упругий удар в окружающем нас мире привычных предметов является синонимом идеального столкновения. Но в некоторых случаях к этому физическому совершенству можно приблизиться почти вплотную. Тень идеального столкновения можно запечатлеть, например, в тот момент, когда происходит соударение тел, таких как бильярдные шары из слоновой кости или очень твердой пластмассы.

Видео: Механика | динамика | абсолютно упругие столкновения и абсолютно неупругие столкновения

А реализоваться явление абсолютно упругого удара может лишь при столкновении элементарных частиц, если для этого возникнут подходящие условия. Такая возможность обусловлена действием квантовых законов на микроскопическом уровне мироздания. Внутреннее состояние и соответствующий ему показатель энергии каждой атомной частицы являются дискретными (квантованными). Следовательно, после столкновения частицы могут разлететься, не претерпев изменений в своих внутренних состояниях. Такое столкновение и будет абсолютно упругим.

Теория гласит, что так будет всегда, пока энергии соударяющихся частиц недостаточно для перевода хотя бы одной из них в возбужденное состояние, которое в квантовом смысле характеризуется большим показателем внутренней энергии. Наконец, вполне вероятен и такой случай, когда при столкновении двух или нескольких возбужденных частиц произойдет уменьшение их внутренней кинетической энергии. Во всех подобных случаях уместно вести речь о неупругом характере столкновения.

Видео: Физика: подготовка к ОГЭ и ЕГЭ. Импульс. Закон сохранения импульса

Удар абсолютно упругих и неупругих тел с точки зрения физической науки имеет кардинальные отличия. Второй вариант для физиков является не менее интересным, поскольку при этом явлении имеет место потеря части или всей энергии под воздействием диссипативных сил. При абсолютно неупругом ударе происходит соединение двух или нескольких тел, в результате чего они продолжают движение как единое целое. Ярким примером может служить пуля, выпущенная в ящик с песком, где она застревает и уже движется совместно с ним. Еще один пример: пластилиновые и глиняные шары, которые обычно при столкновении слипаются и образовывают один объект.

В соответствии с этим же физическим законом образуются планеты, в том числе и Земля: частицы космической пыли, сталкиваясь, образуют более крупный объект, и так «дорастают» до размеров планеты. Правда, здесь действуют еще и законы небесной механики, а также множество других принципов, без которых не было бы планет, а в космическом пространстве летали бы одни холодные безжизненные астероиды. Важной составной частью всей этой совокупности незыблемых и вечных законов природы являются кратковременные динамические взаимодействия тел, на языке физики называемые коротким хлестким словом «удар». Это и есть настоящий Акт Творения Мира…