Was ist so perfekt an perfekt unelastischen Stößen?

Ein vollkommen unelastischer Stoß liegt vor, wenn sich zwei Körper, die kollidieren, nach dem Stoß mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen.

Eine elastische Kollision ist eine Kollision, bei der sowohl kinetische Energie als auch Impuls erhalten bleiben.

Eine unelastische Kollision ist eine Kollision, bei der der Impuls erhalten bleibt, die kinetische Energie jedoch nicht.

Wir sagen, dass dieser spezielle Fall einer unelastischen Kollision , bei der sich beide Körper danach mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen, "vollkommen unelastisch" ist .

Aber warum? Liegt es daran, dass dies der Fall ist, wenn die maximale Menge an kinetischer Energie durch das System verloren geht? Kann es nicht einen Fall geben, in dem beide Körper nach der Kollision einfach zur Ruhe kommen, so dass wir sagen können, dass dies vollkommen unelastisch ist ?

Antworten (3)

Beachten Sie, dass es keine absolute Definition von "im Ruhezustand" gibt, dies hängt von Ihrem Bezugsrahmen ab. Im Rahmen des zusammengesetzten Objekts ruht es nach einem inelastischen Stoß . In jedem anderen Bezugsrahmen ist dies nicht der Fall. Ob das kombinierte Objekt ruht oder nicht, hängt ganz von Ihrem Standpunkt ab.

Bei einem vollkommen inelastischen Stoß haften die Körper aneinander und bewegen sich mit einer Relativgeschwindigkeit von Null. In jedem Bezugssystem haben die beiden Körper die gleiche Geschwindigkeit, und im System des kombinierten Körpers ist diese Geschwindigkeit Null. Jede andere Situation mit einer Relativgeschwindigkeit ungleich Null zwischen den Körpern ist keine vollkommen unelastische Kollision.

Bei einer nicht perfekten unelastischen Kollision gibt es keinen Referenzrahmen, in dem beide Objekte die Geschwindigkeit Null haben und "in Ruhe" sind. Unabhängig davon, welchen Referenzrahmen Sie auswählen, wird sich mindestens eines der Objekte bewegen. In gewisser Weise wiederholt Ihre vorgeschlagene Definition von inelastischen Kollisionen also nur, was eine inelastische Kollision ist - es ist die einzige Art von Kollision, bei der beide Körper in einem bestimmten Referenzrahmen zur Ruhe kommen . Bei unvollkommenen unelastischen Stößen kommen beide Körper in keinem Bezugssystem zur Ruhe.

Im Bezugssystem des kombinierten Körpers befindet er sich in Ruhe, daher ist seine kinetische Energie 0. Vor der Kollision hat sich mindestens einer der Körper bewegt, sodass eine kinetische Energie ungleich Null vorhanden war. Beim inelastischen Stoß ist der maximal mögliche kinetische Energieverlust erfolgt – im Rahmen des kombinierten Objekts ist die gesamte kinetische Energie dissipiert. In anderen Referenzrahmen hat das kombinierte Objekt immer noch kinetische Energie, aber es ist immer noch der maximal mögliche Verlust.

Aber würde ihre kinetische Energie nicht mit ihrer Geschwindigkeit in Bezug auf den Boden zusammenhängen? Ein inelastischer Stoß ist ein Stoß, bei dem kinetische Energie in andere Formen umgewandelt wird. Sollte also nicht ein perfekter unelastischer Stoß vorliegen, wenn die gesamte kinetische Energie in andere Energieformen umgewandelt wird?
@MichaelFaraday "In Bezug auf den Boden" ist ein praktischer Referenzrahmen für die meisten physikalischen Probleme. Aber es ist nicht der einzige Referenzrahmen, also ist KE kein absoluter Wert, der für alle Beobachter festgelegt ist. Sie könnten ein physikalisches Problem aus der Sicht eines Beobachters am Boden lösen oder es aus der Sicht einer Person in einem schnell fahrenden Zug lösen, und Sie würden unterschiedliche Antworten für den KE eines anderen Objekts erhalten. Aber die Erhaltungsgesetze gelten unabhängig vom Rahmen. Siehe physical.stackexchange.com/questions/51220/…
@MichaelFaraday Im Rahmen des kombinierten Objekts ist das KE 0, und das gesamte KE des ersten Objekts wird vollständig aufgelöst. Aber in einem anderen Frame bewegt sich das kombinierte Objekt und hat einen KE ungleich Null. Ob „alle“ KE abgebaut werden, hängt vom Beobachter ab.
Re Bei einem inelastischen Stoß haften die Körper aneinander und bewegen sich mit einer Relativgeschwindigkeit von Null -- Das ist falsch. Das ist ein vollkommen unelastischer Stoß. Ein Ball, der aus großer Höhe losgelassen wird und dann vom Boden abprallt, ist offensichtlich keine vollkommen unelastische Kollision; der Ball prallte ab. Aber wenn es nicht auf die Auslösehöhe zurückprallt, ist die Kollision auch nicht elastisch. Es fällt in den Bereich zwischen elastisch und perfekt unelastisch, was unvollkommen unelastische Stöße sind.
@DavidHammen Einige Texte und Lehrer bezeichnen die nichthaftenden Kollisionen als teilweise elastisch und die zusammenklebenden Kollisionen als vollständig unelastisch . Die Terminologie ist innerhalb der Physik-Community weder einheitlich noch standardisiert.

Liegt es daran, dass dies der Fall ist, wenn die maximale Menge an kinetischer Energie durch das System verloren geht? Kann es nicht einen Fall geben, in dem beide Körper nach der Kollision einfach zur Ruhe kommen, so dass wir sagen können, dass dies vollkommen unelastisch ist?

Ja, ein vollkommen unelastischer Stoß vernichtet die maximal mögliche kinetische Energie. (Beachten Sie, dass, wenn der anfängliche Impuls ungleich Null war, sie nicht beide zur Ruhe kommen können, da dies gegen die Impulserhaltung verstoßen würde.)

Um zu sehen, dass die maximal mögliche Menge an kinetischer Energie dissipiert wird, beachten Sie, dass sie in thermische Energie in den Körpern eingeht, die unabhängig vom Bezugssystem ist. Wird also in einem Frame die maximal mögliche thermische Energie produziert, so wird sie in allen Frames produziert.

Betrachten Sie nun den Rahmen, in dem der Gesamtimpuls Null ist. Bei einem vollkommen unelastischen Stoß wird die gesamte kinetische Energie in diesem Rahmen dissipiert, weil die Körper danach in Ruhe enden. In diesem Rahmen wird also eindeutig die maximal mögliche thermische Energie erzeugt, und somit in allen Rahmen.

Die beiden Körper können nicht im ursprünglichen Bezugssystem ruhen, da der Impuls erhalten bleiben muss. Aber wie von Nuclear Wang aufgezeigt, können sie zur Ruhe kommen, wenn der Bezugsrahmen in geeigneter Weise geändert wird.

Und die beiden Körper haften zusammen, weil die Verformung am Aufprallpunkt so bleibt und überhaupt nicht elastisch ist. Die beiden Körper würden sich also nicht trennen und würden somit relativ zueinander in Ruhe bleiben. Daraus folgt, dass die maximale Menge an kinetischer Energie durch das System verloren geht und auch in die potentielle Energie der Verformung in den Körpern umgewandelt wird.

Was ist so perfekt an perfekt unelastischen Stößen?
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