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碰撞
(物理學名詞)
鎖定
- 中文名
- 碰撞
- 外文名
- collision
- 適用領域
- 科技
- 所屬學科
- 物理學
碰撞解釋
兩個做相對運動的物體,接觸並迅速改變其運動狀態的現象。可以是宏觀物體的碰撞,如打夯、鍛壓、擊球等,也可以是微觀粒子如原子、原子核和亞原子粒子間的碰撞。經典力學中通常研究兩個球的正碰,即其相對速度正好在球心的連線上。由於碰撞過程十分短暫,碰撞物體間的衝力遠比周圍物體給它們的力為大,後者的作用可以忽略,這兩物體組成的系統可視為孤立系統。動量和能量守恆,但機械能不一定守恆。如果兩球的彈性都很好,碰撞時因變形而儲存的勢能,在分離時能完全轉換為動能,機械能沒有損失,稱完全彈性碰撞,鋼球的碰撞接近這種情況。如果是塑性球間的碰撞,其形變完全不能恢復,碰撞後兩球同速運動,很大部分的機械能通過內摩擦轉化為內能,稱完全非彈性碰撞,如泥球或蠟球的碰撞,衝擊擺也屬於這一類。介於兩者之間的即兩球分離時只部分地恢復原狀的,稱非完全彈性碰撞,機械能的損失介於上述兩類碰撞之間。
微觀粒子間的碰撞,如只有動能的交換,而無粒子的種類、數目或內部運動狀態的改變者,稱彈性碰撞或彈性散射;如不僅交換動能,還有粒子能態的躍遷或粒子的產生和湮沒,則稱非彈性碰撞或非彈性散射。在粒子物理學中可藉此獲得有關粒子間相互作用的信息,是重要的研究課題。
碰撞特點
1.碰撞過程時間極短,內力總是大於外力,動量必守恆。
(1)碰撞一般分為壓縮階段和恢復階段兩個過程。
(2)碰撞可以分為以下幾類:完全彈性碰撞、完全非彈性碰撞和非完全彈性碰撞。
2.碰撞中的能量轉化
(1)在壓縮階段中物體的動能轉化為其他形式的能量,而在恢復階段中其他形式的能量轉化為動能。
(2)在完全彈性碰撞中,碰撞前後總動能不變。
碰撞分類
碰撞按能量轉化分類
1.彈性碰撞
2.非彈性碰撞
3.完全非彈性碰撞
在完全非彈性碰撞中,碰撞後完全不反彈,儘可能多的動能部分轉化為內能,則在這種碰撞系統中動能損失最大。因此兩個物質在碰撞後“粘”在一起並按照相同的速度繼續飛行。例如兩個橡皮泥球在碰撞後互粘在一起並按同一速度繼續移動。
碰撞按碰撞角度分類
1.正碰(direct impact)
2.斜碰(oblique impact)
一個運動的球與一個靜止的球碰撞,如果碰撞之前球的運動速度與兩球心的連線不在同一條直線上,碰撞之後兩球的速度都會偏離原來兩球心的連線。這種碰撞稱為斜碰,也叫非對心碰撞。
碰撞其它碰撞
對障礙物的碰撞
對可轉動物體的碰撞
當物體甲與可繞O軸轉動的物體乙發生碰撞時,物體乙突然獲得一角速度變化(圖4)。一般在乙的支承O處也立刻產生一碰撞反力,其大小跟碰撞作用的位置,即距離OO1有關。但在特殊條件下,懸掛物體雖受衝擊力,其約束力仍可為零。
散射
在粒子物理,原子物理或者當一個光子作為碰撞物之一時,碰撞也稱為散射,散逸或漫射。當一個粒子在碰撞中向另一個能級躍遷時,也稱作非彈性碰撞(非彈性散射)。當多數光子參與一個非彈性散射時會改變其總波長。相關請參閲散射和散射原理。
反應碰撞
反應碰撞的一種類型如“電負性交換”:一個原子,分子或離子,一個或多個電子交換的原子物理學過程。很可能在此過程中一個電子給其中一個碰撞物帶上正電性。如太陽風中的正電子(參見高能離子)通過彗星周圍的氣層時被捕獲併發出x射線。
碰撞應用
用碰撞時產生的巨大碰撞力來產生巨大瞬時力,如各種衝壓機、打樁機、炮彈穿甲等。相反地,有時要 避免巨大碰撞力的危害,採用各種緩衝裝置,如彈性體或液壓緩衝器,以延長碰撞時間,從而減小碰撞力。碰撞已成為現代工程技術中一個重要的力學問題。巨大的碰撞力和連續作用的碰撞,對材料的強度和疲勞有很大影響。此外,儀表、裝置和設備應保證在其載體受到碰撞和衝擊載荷時,能夠正常工作,不致鬆動、失靈和損壞。
碰撞參考文獻
1、詞條作者:高為炳.《中國大百科全書》74卷(第一版)力學 詞條:碰撞:中國大百科全書出版社,1987 :379-380頁.