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第四章 动能与势能-机械能变化定理与机械能守恒

4-6 两体碰撞

一、碰撞前后系统的总动量和总能量

将相互碰撞的物体作为一个系统考虑

1.系统总动量守恒(作用时间极短,内力极大)

2.能量的变化

\[动能\rightarrow 弹性势能\rightarrow 动能\]

恢复阶段:

  • 完全恢复-完全弹性碰撞(动能守恒)
  • 不完全恢复-非弹性碰撞(动能减少)
  • 不恢复-完全非弹性碰撞(动能减少)

二、一维碰撞(正碰)

1.完全弹性碰撞

\(m_1\vec{v_{10}}+m_2\vec{v_{20}}=m_1\vec{v_1}+m_2\vec{v_2}\)

\(\frac{1}{2}m_1\vec{v_{10}}^2+ \frac{1}{2} m_2\vec{v_{20}}^2= \frac{1}{2} m_1\vec{v_1}^2+ \frac{1}{2} m_2\vec{v_2}^2\)

  1. 质量相等,速度交换
  2. 轻动碰重静,轻反弹重不动
  3. 重动碰轻静,动原轻跟
  4. 质量不等,公式带入

2.完全非弹性碰撞

\(m_1\vec{v_{10}}+m_2\vec{v_{20}}=m_1\vec{v_1}+m_2\vec{v_2}\)

\(v_1=v_2=v\)

3.非弹性碰撞

恢复系数\(e=\frac{v_2-v_1}{v_{10}-v_{20}}\)

三、二维碰撞

相对速度不在物体连心线上

光滑弹性碰撞

以碰撞点为圆心,碰撞切面为轴面,轴面速度不变,轴面法向速度按完全弹性碰撞讨论