Lors d'une collision parfaitement élastique, deux objets entrent en collision et rebondissent sans perte d'énergie cinétique. Exemple : deux boules de billard identiques frappant à des vitesses égales ; ils échangent des vitesses tout en conservant l'énergie cinétique totale et l'élan. La vitesse avant la collision de la balle A (1 m/s) est égale à la vitesse après la collision de la balle B, et vice versa, en supposant qu'il n'y ait pas de forces externes ni d'effets de rotation.
Balle de ping pong
Une balle de ping-pong rebondit en conservant son énergie cinétique et son élan à chaque rebond. Plus l'énergie potentielle est donnée à la balle de ping-pong, plus elle atteindra la hauteur au rebond en convertissant toute l'énergie potentielle en énergie cinétique en se rapprochant de la surface du sol en raison de la force gravitationnelle la tirant vers le bas. Cela créera un impact sur le sol et la balle rebondira verticalement dans le flux d'air.
La force gravitationnelle agissant vers le bas est égale à la force due au flux d'air vers le haut. L'énergie cinétique de la balle, la quantité de mouvement et la hauteur à laquelle la balle rebondit sont régies par l'énergie potentielle de la balle et la diminution de la pression statique.
De plus, une balle de ping-pong est légère et élastique, elle ne perd qu'une petite quantité d'énergie cinétique en raison du moins force de friction expérimenté. Par conséquent, l'énergie cinétique et la quantité de mouvement sont toutes deux conservées par la balle de ping-pong qui rebondit.
Frapper les billes
Le marbre est associé à la énergie potentielle en le soulevant à une certaine hauteur. Cette énergie potentielle est convertie en énergie cinétique qui est l'énergie du mouvement.
Crédit image: pixabay
L'énergie cinétique est libérée en frappant le marbre maintenu stable au centre. Lors de la frappe, l'énergie cinétique de la bille libérée est transférée à la bille au sol et elle se déplace avec la quantité d'énergie cinétique qu'elle reçoit.
Berceau de Newton
Le berceau de Newton est un exemple parfait de collision élastique car elle conserve à la fois la quantité de mouvement et l'énergie. Les bobs suspendus au berceau avec une ficelle de longueur égale sont constitués de masses égales. Habituellement, le berceau de Newton est livré avec cinq bobs.
Lorsqu'un bob du coin reçoit de l'élan, il transfère l'énergie sous forme d'énergie potentielle et libère l'énergie en balançant le bob à la fin de la rangée dans les airs et en transmettant à nouveau l'énergie potentielle aux bobs au milieu . Ainsi, la conservation de l'énergie autrefois donnée au berceau et de la quantité de mouvement des bobs est également conservée.
Pour qu'une collision des bobs soit parfaitement élastique, la quantité de mouvement et l'énergie associées aux bobs doivent être les mêmes même après la collision et cela peut être formulé pour le berceau de Newton dans l'équation ci-dessous :
Depuis, m1=m2=m3=m4=m5= m et il y a de l'énergie cinétique associée aux bob 2,3 et 4 la vitesse du bob 2-4 est égale à zéro. Et la vitesse initiale du bob 5 est nulle et après la collision, la vitesse du bob 1 devient nulle.
Par conséquent,
mu1=mv5
La quantité de mouvement et l'énergie cinétique du bob 1 et du bob 5 sont les mêmes, car elles sont conservées par le bob au milieu des deux.
Collision de boules de billard
En ciblant une boule de billard avec un bâton de billard, l'énergie cinétique est donnée à la balle grâce à laquelle elle commence à accélérer et entre en collision avec la balle cible. En cas de collision, l'énergie cinétique est transférée à la balle cible et est dirigé vers la poche.
Carrom
Quand l'attaquant frappe le carrommen, l'énergie cinétique et la quantité de mouvement du percuteur sont transférées au carrommen. En gagnant l'énergie cinétique, le carrommen se déplace plus loin vers le trou net de la planche de carambole.
Diffusion Compton
Ceci est un exemple de collision de photons avec une particule chargée stable. Un photon s'approchant de l'infini frappe la particule chargée possédant de l'énergie : -
Ephoton=hc/λ
Lors de la collision avec la particule chargée, l'énergie cinétique du photon est transférée à la particule chargée qui est ensuite reculée par la particule et l'énergie restante est diffusée par la particule libérant le photon.
Le changement dans le longueur d'onde du photon avant et après la collision est donnée par l'équation : -
La quantité de mouvement et l'énergie du photon sont conservées dans cette collision, il s'agit donc d'une collision élastique.
Trampoline
Une personne qui saute sur un trampoline gagne de l'énergie potentielle en raison de l'élasticité du trampoline qui projette le corps dans les airs en convertissant cette énergie potentielle en énergie cinétique qui met le corps en mouvement.
Cette énergie cinétique est reconvertie en énergie potentielle lorsque le corps atteint la hauteur où toute l'énergie cinétique est convertie en énergie potentielle et il y a donc une pause de quelques millisecondes dans l'air avant que le corps ne commence à redescendre en raison de l'effet de la gravité.
L'énergie du corps et la l'élan est conservé en sautant sur le trampoline, est donc un exemple de collision parfaitement élastique.
Air Bags
Les molécules dans l'air se déplacent dans des mouvements aléatoires en raison de la grande séparation entre elles. Au fur et à mesure que la température du système augmente, l'agilité des molécules dans l'air augmente et il y a plus de chances de collision due au caractère aléatoire du mouvement des molécules.
Ces molécules se bombardent les unes les autres dans l'air, libérant et gagnant une quantité égale d'énergie en fonction des masses moléculaires, et se dispersent en maintenant une mesure équivalente d'énergie cinétique et de quantité de mouvement avant la collision des molécules.
En savoir plus sur Plus de 15 exemples de collisions élastiques : faits détaillés et FAQ.
Foire aux Questions
Qu'est-ce qu'une collision parfaitement élastique ?
Si une particule lors de la collision conserve son énergie cinétique et sa quantité de mouvement, on parle alors de collision élastique.
Dans une collision parfaitement élastique, l'énergie cinétique et la quantité de mouvement de la particule ne changent pas après une collision.
L'énergie cinétique change-t-elle après la collision dans une collision parfaitement élastique ?
Non, il ne change pas après la collision dans une collision parfaitement élastique.
L'énergie cinétique ne se transforme en aucune autre forme d'énergie et aucune énergie cinétique n'est perdue lors de la collision.
En quoi la collision élastique est-elle différente de la collision parfaitement élastique ?
Les deux types de collisions sont des collisions élastiques, nous savons donc que l'énergie cinétique, ainsi que la quantité de mouvement, sont conservées dans le processus.
Mais dans le cas d'une collision parfaitement élastique, il n'y a aucune perte d'énergie cinétique ; ce n'est pas le cas dans une collision élastique.
Comment pouvez-vous minimiser la force agissant sur l'objet pendant la collision ?
Plus l'énergie cinétique de l'objet est faible, plus l'impact de l'objet lors de la collision sera faible.
Une force peut être minimisée en diminuant le temps nécessaire à la collision de l'objet c'est-à-dire en réduisant la vitesse de l'objet.
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Bonjour, je m'appelle Akshita Mapari. J'ai fait une maîtrise en sciences. en physique. J'ai travaillé sur des projets comme la modélisation numérique des vents et des vagues lors d'un cyclone, la physique des jouets et des machines à sensations mécanisées dans un parc d'attractions basé sur la mécanique classique. J'ai suivi une formation sur Arduino et réalisé quelques mini projets sur Arduino UNO. J'aime toujours explorer de nouvelles zones dans le domaine scientifique. Personnellement, je crois qu'apprendre est plus enthousiaste lorsqu'il est appris avec créativité. En dehors de cela, j'aime lire, voyager, gratter de la guitare, identifier les rochers et les strates, photographier et jouer aux échecs.