Зіткнення двох частинок
У цьому параграфі будуть розглянуті різні випадки зіткнення двох частинок з використанням як інструмент дослідження тільки законів збереження імпульсу і енергії. Буде показано, що закони збереження дозволяють зробити ряд досить загальних і суттєвих висновків про властивості даного процесу поза будь-якої залежності від конкретного закону взаємодії частинок.
Одночасно стане ясно, які переваги дає С-система, використання якої, як буде видно, значно спрощує аналіз процесу і багато розрахунки.
Хоча будемо розглянуто зіткнення частинок, необхідно відразу ж обумовити, що всі наступні міркування і висновки в рівній мірі відносяться і до зіткнення будь-яких тел. Треба тільки мати на увазі, що замість швидкості частинки слід брати швидкість центру мас кожного тіла, а замість кінетичної енергії частинки – ту частину кінетичної енергії кожного тіла, яка характеризує його рух як цілого.
Надалі будемо вважати:
1) вихідна K-система відліку інерціальна,
2) система з двох частинок замкнута,
3) імпульси (і швидкості) часток до і після зіткнення відповідають досить великим відстаням між ними; при цьому потенційною енергією взаємодії можна просто знехтувати.
Крім того, величини, що відносяться до системи після зіткнення, будемо відзначати “кришечкою” зверху (наприклад – вектор відносної швидкості після зіткнення), а величини в С-сиcтемах штрихом.
Цим вичерпуються відомості, які можна отримати про даний процесі зіткнення, виходячи з одних лише законів збереження імпульсу та енергії.
Видно, що вже самі по собі закони збереження імпульсу та енергії дійсно дозволяють зробити ряд важливих висновків про властивості розглянутого процесу. При цьому особливо важливим є той факт, що ці властивості мають загальний характер, т. Е. Зовсім не залежать від роду взаємодії частинок. Так, наприклад, буде відбуватися зіткнення ядер атомів, де точний вид сил для сильної взаємодії не відомий.
Слід також звернути увагу на одну важливу обставину. Векторна діаграма імпульсів, в основі якої лежать закони збереження імпульсу та енергії, даючи нам повну картину всіх можливих випадків розльоту частинок після зіткнення – результат сам по собі досить істотний, абсолютно не говорить про те, який з цих можливих випадків реалізується конкретно. Для відповіді на це питання необхідно звернутися до більш детального розгляду процесу зіткнення за допомогою рівнянь руху. При цьому з’ясовується, наприклад, що кут розсіювання налітаючої частки залежить від характеру взаємодії зіштовхуються частинок і від так званого прицільного параметра. Прицільний параметр – це відстань між прямою, вздовж якої спрямований імпульс налітаючої частки, і часткою, з якою відбувається “зіткнення”. Неоднозначність ж рішення в разі пояснюється тим, що один і той же кут розсіювання може реалізуватися при двох значеннях прицільного параметра, причому незалежно від закону взаємодії частинок.
Вказана обставина являє собою дуже характерну і принципову межу законів збереження взагалі. Закони збереження ніколи не дають і не можуть дати однозначної відповіді на питання про те, що станеться. Але якщо, виходячи з яких-небудь інших міркувань, можна вказати, що саме має статися, то закони збереження дають відповідь на питання, як це має статися.
Непружне зіткнення – це таке зіткнення, в результаті якого внутрішня енергія розлітаються частинок або ж однією з них змінюється, а, отже, змінюється і сумарна кінетична енергія системи. Відповідне приріст кінетичної енергії системи можна позначити через Q. Залежно від знака Q неупругое зіткнення називають екзоенергетіческім () або ендоенергетіческім (). У першому випадку кінетична енергія системи збільшується, у другому – зменшується. При пружному зіткненні, зрозуміло,.
Вирішимо задачу про визначення можливих імпульсів частинок після непружного зіткнення.
(2 votes, average: 5.00 out of 5)