Zderzenie jest to szeroka klasa procesów fizycznych polegająca na tym, że dwa lub więcej ciał (bryły sztywne, cząsteczki, atomy, cząstki elementarne) poruszają się względem siebie, zbliżają się do siebie na odpowiednio małą odległość (w przypadku ciał makroskopowych np. stykają się powierzchniami). Podczas zderzenia w wyniku ich oddziaływania, zmienia się ruch ciał uczestniczących w zderzeniu, stan wewnętrzny, liczba i rodzaj ciał. Rozwiązując zadania na zderzenia należy pamiętać o tym, że:
1. Bardzo często można przyjąć, że efektywne oddziaływanie ciał zachodzi w skończonym czasie Δt nazywanym czasem zderzenia. Czasy zderzeń odpowiednio wynoszą:
a) Dla zderzeń kul bilardowych Δt =10-2- 10-4 s.
b) Dla komety spoza Układu Słonecznego Δt = 108 ÷ 109 s.
c) Dla zderzenia protonu z jądrem atomowym Δt = 10-22 ÷ 10-23s.
2. Siły wzajemnego oddziaływania w czasie zderzenia nazywamy siłami zderzeniowymi lub chwilowymi i one powodują zmiany ruchu ciał podczas zderzenia, gdyż ich wartość jest bardzo dużą w porównaniu z innymi siłami, które pomijamy.
3. Czas zderzenia jest zazwyczaj bardzo mały, dlatego układ możemy uważać za odosobniony, do którego stosują się zasady: zachowania energii, zachowania pędu i zachowania momentu pędu.
4. Skutkiem oddziaływania sił zderzenia może być:
a) Odkształcenie trwałe.
b) Drganie akustyczne.
c) Ogrzanie ciał
d) Zmiana własności mechanicznych ciał.
5. Jeśli straty energii wywołane skutkiem oddziaływania sił zderzenia są bardzo małe, wówczas zderzenie możemy uważać za doskonale sprężyste (elastyczne) i wówczas pęd i energia mechaniczna zachowują się.
6. Po zderzeniu doskonale niesprężystym (nieelastycznym) ciała poruszają się z jednakową prędkością jako jedna całość i stosuje się do niego tylko zasada zachowania pędu, gdyż energia mechaniczna nie zachowuje się.
7. Podczas zderzenia doskonale sprężystego (np. kulek, piłki lub klocka ze ścianą) energia kinetyczna ciała uderzającego zamienia się w energię potencjalną sprężystości deformacji, która następnie zamienia się w energię kinetyczną.
8. Zderzenie jest centralne, jeśli wektory prędkości ciał zderzających sią leżą na prostej przechodzącej przez środki ich mas.
9. Opisując zderzenie rozróżniamy przedziały czasu: a) Przed zderzeniem. b) Podczas zderzenia. c) Po zderzeniu.
10. Zderzenia dotyczą również obiektów astronomicznych, takich jak gwiazdy i galaktyki.
11. Wiedza dotycząca świata cząstek elementarnych pochodzi z doświadczeń zderzeniowych, dlatego warto zderzeniom poświęcić więcej uwagi w nauczaniu fizyki.
Materiał opracowany na podstawie artykułu „ Rozwiązywanie zadań na zderzeniach” ,
Autorstwa Czesława Surowca, który ukazał się w wydaniu specjalnym Fizyka w Szkole 1/2020.
25.11.2020
