background image

 

ZDERZENIA 

 

 

 

Zderzenia  -  to szeroka klasa procesów 

polegających na 

tym,  że  2  ciała  materialne,  które  początkowo  znajdują  się 
bardzo  daleko  od  siebie  zbliżają  się,  w  wyniku  czego 
zwiększa  się  ich  wzajemne  oddziaływanie  po czym  oddalają 
się tak, że oddziaływanie stopniowo słabnie. 
 
Efektywne  oddziaływanie  tych  ciał  zachodzi  tylko  w 
skończonym czasie.  
 
W wyniku oddziaływania zmienia się stan ruchu tych

 ciał na 

skutek wymiany pędu i energii między nimi. 
 

                 

background image

 

ZDERZENIA 

 
 

Siły impulsowe   (zderzeniowe) 
   
Czas zderzenia : 

 

protonu z jądrem atomu 

 

s

10

10

23

22

 

 

 

kul bilardowych  

s

10

10

4

2

 

 

 

komety ze słońcem 

dziesiątki lat 

(

)

s

10

10

9

8

 

                                                           

                                                             

                                                                                                                  

Zasady zachowania 

 

      

const

L

L

const

E

E

const




=

=

=

=

=

=

P

P

 

 
 
 

                                                 

1

1

E

p

r

                                       

1

1

E

p

r

 

                              
                                stan początkowy              obszar                stan końcowy 
                                                                       zderzenia            
 

                                                   

2

2

E

p

r

                                    

2

2

E

p

r

 

    

 

 

background image

 

PODZIAŁ ZDERZEŃ 

 

k

k

E

E

=

Q

 

 

1)

 

  Q = 0  zderzenia sprężyste 

 

2)

 

  Q ≠ 0  zderzenia niesprężyste 

a)

 

zderzenia niesprężyste  

I rodzaju  Q < 0

 

     (endoenergetyczne czyli z pochłonięciem energii) 

 

b)

 

zderzenia niesprężyste  

II rodzaju  Q > 0

 

   (egzoenergetyczne – z wydzieleniem energii) 

 

Energia progowa 

 

Zderzenia  nieelastyczne  I  rodzaju  w  mikro-świecie 
charakteryzuje  ściśle  określona  wartość  energii 
kinetycznej, zwana energią progową  
 
Przykłady:   

 

1)

 

atom  wodoru,  energia  progowa  jest  równa 

różnicy  energii  między  poziomami 

E

ij

10eV. 

Jeżeli  energia  kinetyczna  przed  zderzeniem  jest 
mniejsza od  

E

ij

 to zderzenie będzie sprężyste.    

     

2)

 

zderzenie  protonu  z  protonem  energia  progowa 

jest  równa  energii  potrzebnej  do  produkcji 

mezonu 

MeV

135

0

=

π

 

 

background image

 

PARAMETR ZDERZENIA 

 

zderzenie cząstki poruszającej się ze spoczywającą 

 

                                                                               
         
                                                   b      
 

 

 

b -  

parametr zderzenia,  

dla kul zderzenie zachodzi, gdy

   

2

1

r

r

b

+

 

 

 

 Zasada zachowania energii 

2

2

2

2

1

1

2

1

1

2

1

2

1

2

1

+

=

v

m

v

m

v

m

     

 

 

 Zasada zachowania pędu 

                       

 

+

=

2

2

1

1

1

1

v

m

v

m

v

m

r

r

r

       

 

 

Zasada zachowania momentu pędu

  

(przydatna w polu sił centralnych)

 

                                         

 

const     

1

1

=

=

×

=

b

v

m

v

r

m

J

r

 

 
 

Jeżeli  siła  jest  centralna  można  jednoznacznie  rozwiązać 
zagadnienie zderzenia 2 ciał 

background image

 

ZDERZENIA SPRĘŻYSTE KUL 

 

W przybliżeniu nierelatywistycznym i dla Q = 0   

 



 

dowolne   b 

2

2

2

2

1

1

2

1

1

2

1

2

1

2

1

+

=

v

m

v

m

v

m

     

 

+

=

2

2

1

1

1

1

v

m

v

m

v

m

r

r

r

       

 

   

1 1

1 1

1

2 2

2

1 1

1

2 2

2

cos

cos

     

    0

sin

sin

m v

m v

m v

m v

m v

θ

θ

θ

θ

=

+

=

+



 

 

4 niewiadome (

1

2

1

2

,

, ,

v v

θ θ

) a 3 równania,  

dodatkowa informacja (np. z doświadczenia) 

 



 

zderzenie centralne    b = 0   

zasada zachowania pędu redukuje się do  

 

+

=

2

2

1

1

1

1

v

m

v

m

v

m

 

 

2

1

1

2

0       

0  lub              sin

sin

0

θ

θ

π

θ

θ

=

=

=

=

 

 

zderzenie niecentralne  

0

b

   dla 

m

m

m

=

=

2

1

 

 



+

=

+

=

        

v

      

2

2

2

1

2

1

2

1

1

v

v

v

v

v

r

r

r

        

trójkąt prostokątny

   

 

kąt „rozlotu”

   φ = θ

1

 + θ

2

 = π/2