弹性碰撞是指两个物体在碰撞过程中,形变能够恢复,不发热、发声,没有动能损失。弹性碰撞的速度公式如下:
一般形式的弹性碰撞速度公式
设两个物体的质量分别为 $m_1$ 和 $m_2$,碰撞前的速度分别为 $v_1$ 和 $v_2$,碰撞后的速度分别为 $v_1'$ 和 $v_2'$。根据动量守恒和能量守恒,可以得到以下公式:
$$
v_1' = \frac{(m_1 + m_2)v_1 + 2m_2v_2}{m_1 + m_2}
$$
$$
v_2' = \frac{(m_1 + m_2)v_2 + 2m_1v_1}{m_1 + m_2}
$$
对心碰撞情形
在对心碰撞情形下,由于碰撞前后相对速度彼此相反,恢复系数 $e$ 可以表示为:
$$
e = \frac{v_1'^2 - v_1^2}{v_1 - v_2}
$$
由于 $v_1' = -e(v_1 - v_2)$,可以进一步得到:
$$
v_1' = \frac{2m_2v_2 - m_2v_1v_2 + m_1v_1}{m_1 + m_2}
$$
$$
v_2' = \frac{2m_1v_1 - m_1v_2 + m_2v_2}{m_1 + m_2}
$$
完全弹性碰撞
完全弹性碰撞满足动量守恒和能量守恒,速度公式与一般形式的弹性碰撞速度公式相同:
$$
v_1' = \frac{(m_1 + m_2)v_1 + 2m_2v_2}{m_1 + m_2}
$$
$$
v_2' = \frac{(m_1 + m_2)v_2 + 2m_1v_1}{m_1 + m_2}
$$
这些公式可以帮助我们计算在弹性碰撞过程中物体的速度变化。