第三章运动的守恒定律 §3.5 碰撞

§3.5 碰撞（Collision）

　　1. 碰撞现象

　　碰撞的物理定义有多种，例如：

　　　 v一种遭遇

　　　 v一种以脉冲力相互作用的过程

　　　 v两质点交换它们的动量和能量过程

　　ⅰ°我们倾向于第三种说法，但一般限于指相互作用力程较短或可以明确地说明其持续期的过程。

　　ⅱ°碰撞问题中，细节往往难于测量，特别是微观领域的情况。这些细节可处理为“黑盒子”。

　　ⅲ°碰撞过程因物体之间互相撞击力相当大，作用时间又短，以至于作用于物体的外力，如：重力、摩擦力、空气阻力等相对较小。

因此，动量守恒定律成立。

　　ⅳ°碰撞过程能量守恒，但总动能不一定守恒。

　　2. 完全弹性碰撞

　　这是碰撞中的特例，是动能不变的碰撞。

　　若是对心碰撞，则动量守恒可化为标量形式。

　　3. 完全非弹性碰撞

　　一般的碰撞问题，机械能并不守恒，总有一部分损失，转化为其他形式的能量，这种碰撞叫非弹性碰撞。

　　若碰撞后，两物体结合为一体，以共同的速度运动。这称为完全非弹性碰撞。这时，只有动量守恒定律成立。

　　例：弹弓效应。土星质量为5.67×10²⁵ kg，相对太阳轨道速率为9.6 km/s，一空间探测器以10.4 km/s 速率迎向土星飞行，

质量为150kg。求离开土星的速率。

　　　　　　　　　　　　　　　（图一）

　　　解：

　　　　这是一种 m2>>m1 的完全弹性碰撞，撞后m1将反弹。

　　代入已知数据：

　　这是空间器加速的一种方式。