| English | 意味 |
|---|---|
| elastic collision/ɪˈlæstɪk kəˈlɪʒn/ | 弾性衝突 |
| inelastic collision/ɪnɪˈlæstɪk kəˈlɪʒn/ | 非弾性衝突 |
クリック・クラックボールと粘土の塊
- スチールのボールをニュークロードルに落とすと、きしりと音が立ち、エネルギーが跳ね返りながら伝わり、ほとんど失われない。
- 粘土の塊を壁に投げると、ただ…パチッと音を立てて、どこにも行かない。
- どちらも運動量保存に従うが、運動エネルギーの扱いが全く異なる。
- 運動量の最大の概念の一つに、KE（運動エネルギー）の変化によって衝突を分類するものがある。
弾性衝突は運動エネルギーを保持する
- 弾性衝突では、運動量だけでなく総運動エネルギーも保存される。
- 物体は熱や音へのエネルギー損失なく跳ね返る。
- 完全弾性衝突は理想化されたものであり、気体分子が近接する際に見られるような状態である。
- $\sum p$ と $\sum E_k$ は衝突前後で同じである。
弾性衝突において、運動量以外のどの物理量が保存されるか？
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
弾性衝突は運動量だけでなく運動エネルギーも保存する。
非弾性衝突は運動エネルギーを失う
- 非弾性衝突では運動量は保存されるが、運動エネルギーは保存されない。
- "消失"したKEは熱、音、変形に変換される。
- 完全非弾性衝突はその極限であり、物体はくっつく。
- 日常的な実際の衝突（自動車、粘土、タックルなど）の多くは非弾性である。
衝突を実行する
質量と速度を変更し、衝突を実行して、前後の運動エネルギーを比較する。
完全非弾性衝突では、物体は____ together（くっつく）。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
完全非弾性衝突とは、物体がくっついて1つとなって動くことである。
衝突に関する正しい記述をすべて選択せよ。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
弾性はKEを保持します；すべての孤立衝突は運動量を保持します；完全非弾性はくっつくことを意味します。非弾性衝突はKEを保持しません。
運動量は常に保存され、エネルギーが判定基準となる
- 運動量は、弾性か非弾性かに関わらず、すべての衝突において保存される（孤立系の場合）。
- 運動エネルギーが区切り線となる: 保持 ⇒ 弾性、喪失 ⇒ 非弾性。
- 衝突を分類するには、衝突前後の総KEを比較する。
- 弾性であると明記されていない限り、KEが保存されると仮定してはいけない。
運動量は、弾性衝突でも非弾性衝突でも（孤立系であれば）保存される。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
運動量は孤立衝突では常に保存される。運動エネルギーこそが2種類の衝突を区別する物理量である。
衝突で全運動量は同じだが、全運動エネルギーは下がる。それは:
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
運動量は保存されるがKEが失われる ⇒ 非弾性衝突（失われたKEは熱になった）。
衝突において運動エネルギーが保存されると仮定してはいけません。運動量は常に保存されます（孤立系）、しかしKEは弾性衝突のみで保存されます。非弾性衝突では、運動量が変化していないにもかかわらず、一部のKEが熱になります。
$2\ \text{kg}$のカートが$3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$で静止している$1\ \text{kg}$のカートにくっつき、一緒に$2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$で動く。失われた運動エネルギー、単位はジュールで幾つですか？
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
衝突前のKE $= \tfrac12(2)(9) = 9\ \text{J}$；衝突後 $= \tfrac12(3)(4) = 6\ \text{J}$。失われた $= 9 - 6 = 3\ \text{J}$。
前回の授業でのくっついたカート: $2\ \text{kg}$ が $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ で静止している $1\ \text{kg}$ に衝突し、一緒に $2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ で停止します。
- 衝突前のKE $= \tfrac12(2)(3^2) = 9\ \text{J}$ 。
- 衝突後のKE $= \tfrac12(3)(2^2) = 6\ \text{J}$ 。
$3\ \text{J}$ が熱として失われたので、これは非弾性衝突です。くっつく場合也不例外、当然のことです。
運動量はすべての衝突で保存されます。弾性衝突では、運動エネルギーもまた保存されます（物体が跳ね返る）。非弾性衝突では、一部の運動エネルギーが熱になり、完全非弾性衝突では物体がくっつきます。分類するために総KEを比較してください。