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Was ist eine unelastische Kollision in der Physik?

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Wenn es zu einer Kollision zwischen mehreren Objekten kommt und sich die endgültige kinetische Energie von der ursprünglichen kinetischen Energie unterscheidet, spricht man von einer unelastische Kollision. In diesen Situationen geht die ursprüngliche kinetische Energie manchmal in Form von Wärme oder Schall verloren, die beide das Ergebnis der Schwingung von Atomen am Kollisionspunkt sind. Obwohl kinetische Energie bei diesen Kollisionen nicht erhalten bleibt, bleibt der Impuls erhalten, und daher können die Impulsgleichungen verwendet werden, um die Bewegung der verschiedenen Komponenten der Kollision zu bestimmen.

Inelastische und elastische Kollisionen im wirklichen Leben

Ein Auto kracht gegen einen Baum. Das Auto, das mit 80 Meilen pro Stunde fuhr, bleibt augenblicklich stehen. Gleichzeitig führt der Aufprall zu einem krachenden Geräusch. Aus physikalischer Sicht hat sich die kinetische Energie des Autos drastisch verändert. Ein Großteil der Energie ging in Form von Geräuschen (Krach) und Wärme (die sich schnell auflöst) verloren. Diese Art der Kollision wird als "unelastisch" bezeichnet.

Im Gegensatz dazu wird eine Kollision, bei der die kinetische Energie während der Kollision erhalten bleibt, als elastische Kollision bezeichnet. Theoretisch beinhalten elastische Kollisionen zwei oder mehr Objekte, die ohne Verlust der kinetischen Energie kollidieren, und beide Objekte bewegen sich weiter wie vor der Kollision. Aber das passiert natürlich nicht wirklich: Jede Kollision in der realen Welt führt dazu, dass Geräusche oder Wärme abgegeben werden, was bedeutet, dass zumindest ein Teil der kinetischen Energie verloren geht. Aus praktischen Gründen werden jedoch einige Fälle, wie beispielsweise das Kollidieren von zwei Billardkugeln, als annähernd elastisch angesehen.

Perfekt unelastische Kollisionen

Während eine unelastische Kollision immer dann auftritt, wenn kinetische Energie während der Kollision verloren geht, kann eine maximale Menge an kinetischer Energie verloren gehen. Bei dieser Art von Kollision, genannt a perfekt unelastische Kollisionenden die kollidierenden Objekte tatsächlich "zusammengeklebt".

Ein klassisches Beispiel hierfür ist das Einschießen einer Kugel in einen Holzblock. Der Effekt ist als ballistisches Pendel bekannt. Die Kugel geht in den Wald und startet die Bewegung des Waldes, "stoppt" dann aber im Wald. (Ich habe "Stop" in Anführungszeichen gesetzt, da die Kugel jetzt im Holzblock enthalten ist und sich das Holz zu bewegen beginnt, bewegt sich die Kugel tatsächlich auch noch, obwohl sie sich nicht in Bezug auf das Holz bewegt. Es hat eine statische Position innerhalb des Holzblocks.) Kinetische Energie geht verloren (hauptsächlich durch die Reibung der Kugel, die das Holz erwärmt, wenn es eintritt), und am Ende befindet sich ein Objekt anstelle von zwei.

In diesem Fall wird der Impuls immer noch verwendet, um herauszufinden, was passiert ist, aber nach der Kollision gibt es weniger Objekte als vor der Kollision ... weil jetzt mehrere Objekte zusammenkleben. Für zwei Objekte ist dies die Gleichung, die für eine vollkommen unelastische Kollision verwendet werden würde:

Gleichung für eine vollkommen unelastische Kollision:


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