Ist der Stoß von Billardkugeln im Vakuum elastisch oder unelastisch?

Wenn zwei Billardkugeln in einer normalen Situation (auf der Erde) kollidieren, hören wir den Ton aufgrund ihres Aufpralls. Dies ist ein ausreichender Beweis dafür, dass die Kollision aufgrund des Energieverlusts in Form von Schall unelastischer Natur ist. Aber angenommen, die gleiche Kollision ereignet sich im Weltraum, dann können wir den Schall aufgrund der Kollision nicht hören, da es kein Medium gibt, in dem sich der Schall ausbreiten kann. Können wir dann in diesem Fall sagen, dass der Stoß elastisch ist, da keine Energie dissipiert wird? (Wir gehen davon aus, dass sich die Kugeln beim Aufprall nicht verformen)

Angenommen, Sie haben eine Oberfläche, die es erhitzt, und danach ist es mit einer perfekten Isolierung bedeckt. Bedeutet das, dass die Energie verschwindet, NEIN, ebenso der Ton, den es erzeugt, aber nicht fortpflanzt, aber die Vibration ist immer noch da und somit geht Energie in Form verloren des Schalls, ob es ein Medium oder ein Vakuum gibt, tatsächlich wird die Amplitude größer sein, da es keinen Widerstand eines Mediums gibt.

Antworten (2)

Das Geräusch, das Sie hören, kommt von der Verformung des Balls, wenn auch sehr klein. Vakuum oder nicht spielt hier keine Rolle.

Genau genommen gibt es in der makroskopischen Welt keine elastischen Stöße, ein Teil der Energie wird immer in innere Energie von Atomen/Molekülen umgewandelt, dh dissipiert. Aber wenn dieser Teil im Vergleich zur Gesamtenergie der Kugeln vernachlässigbar ist, können Sie davon ausgehen, dass die Kollision elastisch ist.

Ich glaube nicht, dass die Verformung des Balls dazu führt, dass Geräusche entstehen. Es könnte daran liegen, dass die Luft während der Kollision komprimiert wurde @ MariusM

Die Dynamik einer Kollision ist sehr komplex, aber wenn man versucht vorherzusagen, was nach einer Kollision passieren wird, werden Vereinfachungen (Annahmen) getroffen, um die Durchführung der Analyse zu ermöglichen.
Oft führt dies zu einem ausreichend genauen Ergebnis und so zu einem Beispiel für "Billardkugel-Dynamik".
Bei einer solchen Kollision wird davon ausgegangen, dass die Zeit, in der die Kollision stattfindet, viel kleiner ist als die Zeitskala für die vollständige Bewegung der Billardkugeln, die Kollisionen sind elastisch, dh die kinetische Energie bleibt erhalten, was in Ihrem Beispiel den Verlust bedeutet der Energie aufgrund der erzeugten Schallwellen ist viel geringer als die gesamte kinetische Energie des Systems aus Billardkugeln usw.

Das Geräusch bei einer Kollision von Billardkugeln kommt von der Kompression der Luft zwischen den Billardkugeln, und die Billardkugeln sind tatsächlich Vibrationen aufgrund eines Kompressionsimpulses, der als Ergebnis der durch sie hindurchgehenden Kollision erzeugt wird.
Diese Impulse bringen die Oberflächen der Billardkugeln in Bewegung, was wiederum die Luft um die Billardkugeln herum in Bewegung versetzt.
Auch bei ihrem Durchgang durch die Billardkugeln versetzen die Kompressionsimpulse die Billardkugelatome in stärkere Schwingung mit der Wirkung, dass die Temperatur der Billardkugeln ansteigt, dh es gibt eine Änderung eines Teils der kinetischen Energie der Billardkugeln in Wärme.
Auch hier wird angenommen, dass diese Umwandlung sehr klein ist – der Stoß ist elastisch.

Ohne Luft um die Billardkugeln werden keine Schallwellen erzeugt, so dass die Annäherung, dass die Kollision etwas besser ist.

Um die komplexe Natur einer Kollision zu veranschaulichen, konnte ich kein Video in Superzeitlupe für eine Billardkugelkollision finden. Sehen Sie sich also an, was passiert, wenn ein Golfball auf eine Stahlplatte trifft .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wie viel kinetische Translationsenergie der Golfball durch die Vibrationen des Golfballs (und der Stahlplatte) verliert, könnte durch Messen der Geschwindigkeit des Golfballs vor und nach der Kollision ermittelt werden, obwohl nach der Kollision die Mitte des Golfballs identifiziert wird Dies könnte etwas schwierig sein.

Wird die Kollision im Vakuum also perfekt elastisch sein?
Nein, die Kollision wäre nicht perfekt elastisch, denn obwohl es keinen Verlust an Schallenergie an die Außenwelt geben würde, würde es dennoch zu einer Verformung der Billardkugeln und einem gewissen Verlust aufgrund dieser Kompressionsimpulse kommen, die sich durch die Billardkugeln bewegen. Vielleicht würde etwas weniger kinetische Energie verloren gehen?
@Farcher Würde nicht die gleiche Menge KE in die Erwärmung gehen (wie klein sie auch sein mag), die durch plötzliche Verformung verursacht wird. Aber würde es dann bei einem vollkommen elastischen Stoß keine Erwärmung geben?
Bei einem vollkommen elastischen Stoß geht keine kinetische Energie verloren und es gibt keine Erwärmung, keine Geräuschentwicklung und keine dauerhafte Verformung der Bindungen zwischen Atomen.
@ManishSahu Hast du elastische Hysterese gehört ? Die Prozesse von der Deformation bis zur Restitution verbrauchen Energie.
@NgChungTak Deins ist ein ausgezeichneter Punkt, zumal Golfbälle Gummimischungen enthalten, die eine große Hystereseschleife haben.
Ist der Stoß von Billardkugeln im Vakuum elastisch oder unelastisch?
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