Für eine Kollision ist physischer Kontakt keine notwendige Bedingung. Wieso den?

In der Wissenschaft ist Sprache spezifisch und eindeutig. Das bedeutet, dass Begriffe oft anders als umgangssprachlich definiert werden.

Ich werde Wikipedia zur Definition einer Kollision zitieren. "Ein Zusammenstoß ist ein Ereignis, bei dem zwei oder mehr Körper für relativ kurze Zeit Kräfte aufeinander ausüben." Beachten Sie, dass kein Kontakt erforderlich ist.

Von den vier Grundkräften sind sowohl der Elektromagnetismus als auch die Schwerkraft weitreichend. Obwohl sie eine große Reichweite haben, fallen sie beide mit dem umgekehrten Quadrat der Entfernung (für einfach verteilte Objekte). Dies bedeutet, dass Sie die Auswirkungen der Kraft auf große Entfernungen relativ zu ihrer größten Annäherung größtenteils ignorieren können.

Ein geladenes Teilchen, das von einem anderen geladenen Teilchen abgelenkt wird, wenn sie aneinander vorbeigehen, ist ein Beispiel für eine Kollision, bei der kein Kontakt stattfindet. Ein weiteres Beispiel ist eine Gravitationsschleuder, bei der sich ein kleines Objekt um ein viel schwereres Objekt bewegt, um an Geschwindigkeit zu gewinnen.

Dies mag eine etwas pedantische Antwort sein, aber ich denke, um eine klare Sprache zu kultivieren, würde ich den Begriff des "körperlichen Kontakts", wie er durch die Verwendung des Wortes im Lehrbuch impliziert wird, in Frage stellen und stattdessen wie folgt antworten: Wenn die " "Kollision" zweier oder mehrerer relativ zueinander bewegter Körper (wie es impliziert) eine wechselseitig aufeinander einwirkende Änderung des Bewegungszustands bedeutet, dann liegt per definitionem ein körperlicher Kontakt vor . Es hat einen Austausch von Impuls und/oder Drehimpuls und Energie aufgrund einer Wechselwirkung gegeben.

Wenn wir umgangssprachlich „Körperkontakt“ sagen, meinen wir eine besonders starke Interaktion, die durch eine besonders enge Nähe der beiden Körper zueinander bewirkt wird, mit einer Reihe von Ergebnissen, die unsere intuitive Vorstellung von „Körperkontakt“ hervorrufen, wie z Tastsinn, wenn es sich bei einem der Körper um ein empfindungsfähiges Tier handelt, scharfe Verformung und möglicherweise Bruch einiger Körper an den Stellen der nächsten Annäherung, dauerhafte, plastische Verformung wie Kratzen, Riefen oder Verziehen und deutlich hörbare "Kontakt" -Geräusche. Aber auf der grundlegendsten Ebene unterscheidet sich eine solche Interaktion von jeder anderen Interaktion durch die vier Grundkräfte der Natur nur durch die Stärke der Interaktion. Es gibt überhaupt keinen wirklich grundlegenden qualitativen Unterschied: Wenn wir einen Körper „berühren“, Wir fühlen einfach die Verformungen unseres eigenen Körpers, die durch fundamentale Kräfte – Elektromagnetismus – zwischen unseren Körpern und dem, was wir berühren, bewirkt werden. Ob wir die Coulombsche Abstoßung zwischen unserem Finger und den Atomen des Tisches spüren, auf dem er ruht, oder die Coulombsche Abstoßung zwischen dem geladenen Ball, den wir halten, und einem ähnlich geladenen Ball, der mehrere Zentimeter vom "physischen Kontakt" mit dem ersteren entfernt ist, gibt es nichts wirklich anderes, was auf grundlegender Ebene passiert.

Wenn wir versuchen zu definieren, was „physischen Kontakt“ von anderen Interaktionen unterscheidet, stellen wir schnell fest, dass es keine strenge Definition gibt, die ihn von anderen Interaktionen unterscheidet.

Alle Streuungen sind Beispiele für Kollisionen. Sie können das Beispiel der Alpha-Streuung von Rutherford betrachten, bei der es keinen physischen Kontakt zwischen Alpha-Teilchen und dem Kern gibt.

Das Problem hier ist eines der Definition. Es diskutiert "Kollisionen" und "Kontakt", definiert sie aber nicht sorgfältig. Die Probleme, die Sie bekommen, sind:

• Es gibt keinen klaren Unterschied zwischen einer Kollision und vielen anderen Formen der Interaktion.

• Es gibt auch keine gute Definition von "Kontakt". Schauen Sie genau hin und die Dinge berühren sich nicht. Sie kommen einfach näher und bewegen sich auseinander.

• Unabhängig von der Größe der Objekte, über die wir sprechen, bestehen sie auf atomarer Ebene alle aus winzigen Quanten/"Teilchen", die nicht fest sind und überhaupt nicht "kollidieren". Je. Sie tauschen Kraftträger aus und üben Kräfte aufeinander aus. Technisch ist es schwer zu beschreiben, was existiert. Dies ist auf der täglichen Ebene nicht relevant, aber ein großer Teil des Grundes, warum es schwierig ist, diese Wörter zu definieren. (Sie können dies als "alles ist größtenteils leerer Raum" hören)

• Obwohl wir viele Dinge "Kollisionen" nennen, ist es bei genauem Hinsehen ein vager Begriff, weil physisch Dinge eher interagieren als kollidieren. Wir betrachten sie als "Kollisionen", weil wir sie auf einer Zeitskala sehen, die sie wie sofortige Ereignisse erscheinen lässt. Wenn wir sie aus der Nähe sehen würden, würden wir sehen, dass sie viele Wechselwirkungen beinhalten, die sich allmählich aufbauen und allmählich auflösen, während die Objekte alle entfernt sind. Eine "Kollision" ist eine Art Konzeptualisierung. Was in Ordnung ist, außer dass Sie dann versuchen, den Begriff "Kontakt" anzuwenden, der kein ähnliches Konzept ist.

Ein Beispiel hierfür ist die Brownsche Bewegung. Sie können sehen, wie sich Staubpartikel in der Luft bewegen und Partikel im Wasser (unter einem Mikroskop) plötzlich die Richtung ändern. Es sieht auf jeden Fall so aus, als hätten sie Kollisionen gehabt, weil sie plötzlich die Richtung ändern. Sogar im Unterricht sagen wir, dass sie kollidierten. Aber sie kamen nie wirklich in Kontakt. Sie mögen bis auf winzige Bruchteile eines Millimeters herangekommen sein, aber bevor sie sich tatsächlich berühren konnten, hatte die Wechselwirkung ihre Arbeit erledigt und Impuls/Energie wurde übertragen, sodass sie sich voneinander entfernten.

Dasselbe gilt für großräumige Kollisionen, nur schwerer zu sehen und weniger offensichtlich. Da es uns im Allgemeinen egal ist, wenn zwei Autos kollidieren, ob sich ihre Partikel berührten oder nur innerhalb eines winzigen Bruchteils eines Millimeters, genug, um Impuls und Verformungskräfte weiterzugeben, sagen wir, dass sie "kollidierten" und "in Kontakt" kamen. Aber technisch gesehen ist beides nicht wahr, oder Sie müssten zumindest definieren, was als „Kollision“ und „Kontakt“ gilt, um zu entscheiden, ob es gemäß dieser Definition wahr ist .

Gedankenexperiment/Beispiel einer "ziemlich nahen" Antwort

Hier ist ein Gedankenexperiment für Sie, anstelle einer endgültigen Antwort.

Angenommen, Sie spielten Billard oder Snooker nur mit dem Spielball und Schwarz, und irgendwie hätten beide Bälle entweder alle die gleiche elektrische Ladung (alle + oder -) oder alle den gleichen magnetischen Monopol (Nord- oder Südmagnet), ohne auseinander zu brechen und die Erde zu explodieren , oder Physik brechen. Da sie dieselbe Ladung oder denselben Magnetpol haben, stoßen sie sich sehr stark ab, wenn sie sich nähern.

Du triffst den Spielball auf Schwarz. Es scheint eine Seite des Schwarzen zu treffen, und beide Kugeln bewegen sich wie beim Pool/Snooker üblich auseinander. Aber die Ultrazeitlupe zeigt, dass die schwarze Kugel anfing, sich wegzubewegen und die Spielkugel begann, ihre Bahn zu ändern, als sie 3,5 mm voneinander entfernt waren, und beide Kugeln änderten ihre Bewegung schnell, sodass sie sich nie näher als 0,25 mm näherten, so schnell, dass es sah aus wie ein normales Billardspiel.

Würden Sie sagen, das war eine „Kollision“ und wenn ja, gab es einen „Kontakt“?

In Nahaufnahme sieht jede Kollision aus, die Sie sehen, und die Art von Bewegung, die wirklich passiert.

Das ist mein Versuch zu zeigen, warum diese Frage schwer zu beantworten ist.

Kurzfristige magnetische Abstoßung (z. B. zwischen gleichen Magnetpolen) ist auch ein Beispiel für eine Kollision ohne physischen Kontakt.

Was bedeutet überhaupt "Körperkontakt"? Die Atome zweier kollidierender Autos "berühren" sich niemals! Die Idee von „Berührung“ ist wirklich unsere menschliche Unfähigkeit, Größen zu verstehen, die kleiner als ein Bruchteil eines Millimeters sind.

Sobald Sie akzeptieren, dass physischer Kontakt nur eine Frage des Maßstabs ist, geben Sie ihn auf und dann sind alle Kollisionen „berührungslos“. Zwei Autos, die kollidieren, können Farbe austauschen, sicher, aber sie berühren sich nie wirklich in dem Sinne, dass die Atome nicht einmal eine definierte Oberfläche haben, mit der sie sich berühren können!

(Mathematisch gesehen können wir Berührung als die Oberflächen von zwei Objekten definieren, die mindestens einen Punkt teilen. Aber das funktioniert in der Physik nicht, weil Atome keine Oberflächen haben.)