Warum bleibt kinetische Energie bei elastischen Stößen erhalten und nicht bei unelastischen Stößen?

Wie und warum tritt diese Transformation bei elastischen Stößen nicht auf? Es gibt eine Kollision – einen Kontakt – also gibt es sicherlich ein Geräusch, und sicherlich verformen sich die beiden kollidierenden Objekte teilweise, und sicherlich wird durch diese Kollision Wärme erzeugt.

Ja, du hast recht. Elastische Kollisionen sind eine Abstraktion oder eine Idealisierung auf makroskopischer Ebene. Mit anderen Worten, es gibt in der Praxis keinen vollständig elastischen Stoß, da jeder reale Stoß zwischen Objekten Geräusche abgibt oder die kollidierenden Körper teilweise verformt. Auf mikroskopischer Ebene kann es jedoch leicht zu elastischen Kollisionen zwischen Atomen oder anderen kleinen Teilchen wie den Molekülen in einem Gas kommen.

Ich kann einfach nicht sehen, welcher mystische Akt bei elastischen Kollisionen passiert, der verhindert, dass sich Energie von kinetischer Energie in andere Formen umwandelt, während bei unelastischen Kollisionen scheinbar nichts diese Änderung verhindert.

Das ist nicht mystisch, das ist eine Idealisierung. Diese Form der Abstraktion ist in der Wissenschaft weit verbreitet. Zum Beispiel gibt es bei normalen Temperaturen keinen Leiter ohne Widerstand, aber wir lehren trotzdem die Schaltungstheorie von Induktivitäten oder Kondensatoren mit Drähten mit Nullwiderstand, weil der Widerstand vernachlässigt werden kann. Es ist eine Idealisierung der Realität.

Ich denke, Sie sind durch die Nomenklatur verwirrt, weil "elastisch" und "unelastisch" nicht Ihre einzigen beiden Optionen sind - es gibt einen Mittelweg, auf dem die meisten echten Kollisionen leben, der als "teilweise elastisch" oder "teilweise unelastisch" bezeichnet wird. je nach Laune.

Eine elastische Kollision ist definiert als eine Kollision, bei der die gesamte kinetische Energie der wechselwirkenden Objekte vor und nach der Kollision gleich ist. Wenn Sie zwei Objekte haben, die kollidieren, können Sie die gesamte kinetische Energie vor und nach der Kollision messen oder berechnen; Wenn die Energie erhalten bleibt, sagen Sie "das war eine elastische Kollision", nur weil "bei dieser Kollision die gesamte kinetische Energie konstant war" zu viele Silben hat. Ein ganz elastischer Stoß ist ein Sonderfall.

Ein völlig unelastischer Stoß ist das andere Extrem des Spezialfalls, bei dem die beiden Objekte die Wechselwirkung mit Nullimpuls relativ zueinander beenden. Dies stellt die maximale Energie dar, die verloren gehen kann, da es einen Referenzrahmen gibt, in dem der Endzustand des Systems ruht. Völlig unelastische Kollisionen sind relativ einfach zu erzeugen, indem Sie Ihre Projektile zusammenkleben lassen, wie Sie in Ihrer Frage hervorheben.

Echte Kollisionen leben im Allgemeinen in der Mitte. Sie haben Recht, dass eine echte Kollision Geräusche macht und Wärme erzeugt, und dass diese Energie aus der anfänglichen kinetischen Energie des Systems stammt. Wenn die verlorene Energie jedoch nur einen kleinen Bruchteil der gesamten Anfangsenergie ausmacht, können wir sagen, dass die Kollision ungefähr elastisch war, was die Analyse erleichtert.

In quantenmechanischen Systemen, die keine inneren Freiheitsgrade haben, ist ein vollständig elastischer Stoß möglich. Aber makroskopische Kollisionen verlieren immer eine gewisse, vielleicht vernachlässigbare Menge an Energie.

(Manchmal hört man sogar von "superelastischen" Kollisionen. Dies sind Kollisionen, bei denen eine interne Energiequelle in kinetische Energie umgewandelt wird. Zum Beispiel wird eine Waffe abgefeuert, indem auf die Munition geschlagen wird, so dass sich das Schießpulver entzündet und die Kugel aus der geschossen wird Lauf; die Kollision zwischen dem beweglichen Teil des Abzugsmechanismus und dem ruhenden Geschoss ist superelastisch, da nach dem Abfeuern der Waffe mehr kinetische Energie vorhanden ist als zuvor.)

Bei jedem Stoß bleibt Energie erhalten.
Wenn keine äußeren Kräfte wirken, bleibt der Impuls erhalten.
Bei einigen Stößen bleibt die kinetische Energie erhalten und diese werden als (vollkommen) elastische Stöße bezeichnet.
In der Praxis kann eine reale Kollision als elastisch bezeichnet werden, wenn nur sehr wenig kinetische Energie verloren geht.

Wenn Sie sich die Bindungen zwischen den Atomen in einem Material als kleine Federn vorstellen, dann wird die kinetische Energie bei der Wechselwirkung der Körper in potentielle Federenergie umgewandelt.
Diese Federpotentialenergie wird dann als kinetische Energie freigesetzt.
Wenn diese kleinen Federn ihre gesamte potentielle Energie in kinetische Energie umwandeln, dann ist die Kollision elastisch.

Dieses Video von einem Golfball, der auf eine Oberfläche trifft, zeigt, dass bei einer Kollision viel passiert.

Unelastische Kollisionen sparen immer noch Energie, aber ein Teil der kinetischen Energie kann in Wärme und Schall umgewandelt werden und die dauerhafte Verformung von Materialien (dauerhaftes Aufbrechen von Bindungen - diese kleinen Federn zwischen Atomen).

Erinnern Sie sich an den Golfball, der die Oberfläche berührt und nach dem Abprall schwingt?
Das ist ein Beispiel für eine unelastische Kollision, weil die Schwingungen, die Sie nach der Kollision gesehen haben, aufgrund von Reibungskräften abklingen und das Endergebnis sein wird, dass der Golfball heißer geworden ist. Die Energie stammt aus der kinetischen Energie des Golfballs.
Beim Squash benutzen die Spieler den Ball vor dem eigentlichen Spielbeginn einige Minuten lang, um ihn aufzuwärmen.

Es gibt auch superelastische "Kollisionen", bei denen die kinetische Energie zunimmt, wobei ein gutes Beispiel ein Schuss aus einer Waffe ist.
Bevor die Waffe abgefeuert wird, gibt es keine kinetische Energie, aber nachdem die Waffe abgefeuert wurde, haben sowohl die Patrone als auch das Gewehr kinetische Energie.

Es gibt kein Geheimnis. Alle Kollisionen bewahren Impuls und Energie, aber die einfallende kinetische Energie kann in andere Formen umgewandelt werden, wie z. B. Wärme oder Schall oder elastische oder plastische Verformungen.

Es ist reine Definitionssache, dass wir diejenigen, die kinetische Energie erhalten, als „elastisch“ und alle anderen als „unelastisch“ bezeichnen. Gerade beim Physiklernen konzentrieren wir uns eher auf elastische Stöße, weil sie einfacher zu berechnen sind und viele Stöße näherungsweise elastisch sind.