Question

Можно ли считать обратимым процессом упругое столкновение двух тел? неупругое столкновение?

Answer 1

В физике под столкновениями понимают процессы взаимодействия между телами (частицами) в широком смысле слова, а не только в буквальном – как соприкосновение тел. Сталкивающиеся тела на большом расстоянии свободны. Проходя друг мимо друга, тела взаимодействуют, причём могут происходить различные процессы: соединение в одно тело (абсолютно неупругий удар), возникновение новых тел и, наконец, может иметь место упругое столкновение, при котором тела после некоторого сближения вновь расходятся без изменения своего внутреннего состояния. Столкновения, сопровождающиеся изменением внутреннего состояния тел, называются неупругими.

Тела (частицы), участвующие в столкновении, характеризуются (до и после столкновения) импульсами, энергиями. Процесс столкновения сводится к изменению этих величин в результате взаимодействия. Законы сохранения энергии и импульса позволяют достаточно просто устанавливать соотношения между различными физическими величинами при столкновении тел. Особенно ценно здесь то обстоятельство, что зачастую законы сохранения могут быть использованы даже в тех случаях, когда действующие силы неизвестны. Так обстоит дело, например, в физике элементарных частиц.

Происходящие в обычных условиях столкновения макроскопических тел почти всегда бывают в той или иной степени неупругими – уже хотя бы потому, что сопровождаются нагреванием тел, т. е. переходом части их кинетической энергии в тепло. Но понятие об упругих столкновениях играет важную роль в физике, поскольку со столкновениями часто приходится иметь дело в физическом эксперименте в области атомных явлений, да и обычные столкновения можно часто с достаточной степенью точности считать упругими.

Сохранение импульса тел (частиц) при столкновении обусловлено тем, что совокупность тел, участвующих в столкновении, составляет либо изолированную систему, когда на входящие в систему тела не действуют внешние силы, либо систему замкнутую: внешние силы отличны от нуля, а сумма внешних сил равна нулю. Несколько сложнее обстоит дело с применением закона сохранения энергии при столкновениях. В классической физике следует учитывать кинетическую и потенциальную энергии. В релятивистском случае надо применять выражение для энергии (как иногда, например, пишут «учитывать энергию покоя»). Обращение к сохранению энергии требует порой учёта различных форм внутренней энергии.

Действие законов сохранения импульса и энергии в процессах столкновения подтверждено всевозможными опытами.

Переходя к характерным примерам, напомним, что в физике при решении задач должна быть указана система отсчёта (тело отсчёта, оси координат и часы), в которой рассматривается динамика процесса. Исследование столкновений традиционно проводится как в лабораторной системе отсчёта (ЛСO), то есть в инерциальной системе отсчёта, связанной с лабораторией, где проводится опыт, так и в системе центра масс, которая будет введена в статье. Напомним также, что центральным ударом шаров (шайб) называют удар, при котором скорости шаров (шайб) направлены вдоль прямой, проходящей через их центры.

Answer 2

Да, конечно. Давайте рассмотрим оба типа столкновений: упругое и неупругое.

1. Упругое столкновение: - Определение: Упругое столкновение - это такое столкновение двух тел, при котором сохраняется полная механическая энергия системы. - Характеристики: - В упругом столкновении кинетическая энергия и импульс системы сохраняются. - Силы, действующие во время упругого столкновения, являются консервативными и потенциальными. - В упругом столкновении тела могут отскакивать друг от друга.

- Обратимость: Да, упругое столкновение считается обратимым. Это означает, что если записать все параметры движения тел до столкновения, то можно точно предсказать их движение после столкновения.

2. Неупругое столкновение: - Определение: Неупругое столкновение - это столкновение, при котором тела после столкновения остаются вместе и двигаются как одно тело. - Характеристики: - Кинетическая энергия не сохраняется, так как происходит деформация тел или их слияние. - Внутренние силы, действующие во время неупругого столкновения, могут быть неконсервативными. - В результате столкновения тела могут приобрести общую скорость.

- Обратимость: Неупругое столкновение обычно считается менее обратимым по сравнению с упругим. После неупругого столкновения тела остаются вместе и теряется информация о начальных скоростях отдельных тел.

Таким образом, можно сказать, что упругие столкновения более обратимы, так как сохраняется информация о начальных состояниях тел, в то время как неупругие столкновения менее обратимы из-за потери этой информации в результате слияния тел.