Cos'è una collisione anelastica in fisica?

Quando c'è una collisione tra più oggetti e l'energia cinetica finale è diversa dall'energia cinetica iniziale, si dice che sia un collisione anelastica. In queste situazioni, l'energia cinetica originale viene talvolta persa sotto forma di calore o suono, entrambi i quali sono il risultato della vibrazione degli atomi nel punto di collisione. Sebbene l'energia cinetica non sia conservata in queste collisioni, la quantità di moto è ancora conservata e quindi le equazioni per la quantità di moto possono essere utilizzate per determinare il moto dei vari componenti della collisione.

Collisioni anelastiche ed elastiche nella vita reale

Un'auto si schianta contro un albero. L'auto, che andava a 80 miglia all'ora, smette istantaneamente di muoversi. Allo stesso tempo, l'impatto si traduce in un rumore precipitante. Dal punto di vista della fisica, l'energia cinetica della vettura è cambiata drasticamente; gran parte dell'energia è stata persa sotto forma di suono (il rumore che si infrange) e calore (che si dissipa rapidamente). Questo tipo di collisione è chiamato "anelastico".

Al contrario, una collisione in cui l'energia cinetica viene conservata durante la collisione viene chiamata collisione elastica. In teoria, le collisioni elastiche coinvolgono due o più oggetti in collisione senza perdita di energia cinetica, ed entrambi gli oggetti continuano a muoversi come prima della collisione. Ma, naturalmente, ciò non accade realmente: qualsiasi collisione nel mondo reale provoca una qualche forma di suono o calore che viene emessa, il che significa che almeno una certa energia cinetica viene persa. Ai fini del mondo reale, tuttavia, alcuni casi, come la collisione di due palle da biliardo, sono considerati approssimativamente elastici.

Collisioni perfettamente anelastiche

Mentre una collisione anelastica si verifica ogni volta che l'energia cinetica viene persa durante la collisione, vi è una quantità massima di energia cinetica che può essere persa. In questo tipo di collisione, chiamato a collisione perfettamente anelastica, gli oggetti in collisione finiscono per essere "bloccati" insieme.

Un classico esempio di ciò si verifica quando si spara un proiettile in un blocco di legno. L'effetto è noto come pendolo balistico. Il proiettile entra nel legno e avvia il movimento del legno, ma poi "si ferma" all'interno del legno. (Metto "stop" tra virgolette perché, poiché il proiettile è ora contenuto nel blocco di legno e il legno ha iniziato a muoversi, anche il proiettile si sta ancora muovendo, anche se non si muove rispetto al legno. Ha una posizione statica all'interno del blocco di legno. L'energia cinetica viene persa (principalmente per l'attrito del proiettile che riscalda il legno quando entra) e alla fine c'è un oggetto invece di due.

In questo caso, lo slancio viene ancora utilizzato per capire cosa è successo, ma ci sono meno oggetti dopo la collisione rispetto a prima della collisione ... perché ora più oggetti sono bloccati insieme. Per due oggetti, questa è l'equazione che verrebbe utilizzata per una collisione perfettamente anelastica:

Equazione per una collisione perfettamente anelastica: