Wat is een niet-elastische botsing in de natuurkunde?

Wanneer er een botsing is tussen meerdere objecten en de uiteindelijke kinetische energie verschilt van de initiële kinetische energie, wordt gezegd dat het een inelastische botsing. In deze situaties gaat de oorspronkelijke kinetische energie soms verloren in de vorm van warmte of geluid, beide het resultaat van de trilling van atomen op het punt van botsing. Hoewel kinetische energie niet wordt behouden in deze botsingen, blijft momentum 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 botst tegen een boom. De auto, die 80 km per uur reed, stopt onmiddellijk met bewegen. Tegelijkertijd resulteert de impact in een verpletterend geluid. Vanuit fysisch perspectief veranderde de kinetische energie van de auto drastisch; veel van de energie ging verloren in de vorm van geluid (het verpletterende geluid) en warmte (die snel verdwijnt). Dit type botsing wordt "inelastisch" genoemd.

Een botsing waarbij kinetische energie gedurende de botsing wordt behouden, wordt daarentegen een elastische botsing genoemd. In theorie gaan elastische botsingen gepaard met twee of meer objecten die 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 wat kinetische energie verloren gaat. Voor praktische doeleinden worden sommige gevallen, zoals twee botsende biljartballen, echter als ongeveer elastisch beschouwd.

Perfect inelastische botsingen

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

Een klassiek voorbeeld hiervan is het schieten van een kogel in een blok hout. Het effect staat bekend als een ballistische slinger. De kogel gaat het hout in en begint het hout te bewegen, maar "stopt" in het hout. (Ik zet "stop" tussen aanhalingstekens omdat, omdat de kogel zich nu in het blok hout bevindt en het hout is begonnen te bewegen, de kogel ook nog steeds beweegt, hoewel deze niet beweegt ten opzichte van het hout. Het heeft een statische positie in het blok hout.) Kinetische energie gaat verloren (meestal door de wrijving van de kogel die het hout verhit als het binnenkomt), en aan het einde 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 er nu meerdere objecten aan elkaar vastzitten. Voor twee objecten is dit de vergelijking die zou worden gebruikt voor een perfect inelastische botsing:

Vergelijking voor een perfect inelastische botsing: