ما هو التصادم المرن؟

التصادم المرن (بالإنجليزية: elastic collision) هو تصادم لا توجد فيه خسارة صافية في الطاقة الحركية في النظام نتيجة للتصادم، حيث يتم الحفاظ على كل من الزخم والطاقة الحركية في التصادمات المرنة، وتبعاً إلى ذلك، ففي حالة التصادم المرن، تبقى الطاقة الحركية قبل وبعد التصادم كما هي، ولا يتم تحويلها إلى أي شكل آخر من أشكال الطاقة.[١]


ما هي خصائص التصادم المرن؟

يمكن تصنيف التصادم بين الجسيمات على أنه مرن أو غير مرن، وللتصادم المرن العديد من الخصائص التي يمكن تمييزه بها، ومن أهمها ما يلي:[٢]

  • في التصادم المرن، يتم الحفاظ على الطاقة الحركية الكلية في النظام.
  • يتم الحفاظ على الزخم في التصادم المرن، أي الكمية الحركية الفيزيائية تبقى كما هي.
  • لا يحدث تحويل للطاقة الحركية إلى أي شكل من أشكال الطاقة الأخرى.
  • يعتبر التصادم المرن نادر الحدوث بشكل طبيعي في العالم الحقيقي المادي، حيث يوجد دائماً تغيير في الطاقة، ومع ذلك، فقد تفقد بعض الأنظمة الفيزيائية القليل فقط من الطاقة الحركية أثناء التصادم، لذلك يمكن تقريبها كما لو كانت تصادمات مرنة.
  • من الأمثلة على التصادمات المرنة الكرات المتأرجحة التي تتذبذب وتصطدم ببعضها البعض، أو تصادم كرات البلياردو، في هذه الحالات، تكون الطاقة المفقودة ضئيلة للغاية بحيث يمكن تقريبها للتصادم المرن من خلال افتراض أن الطاقة الحركية بقيت محفوظة أثناء الاصطدام.


كيف يمكن حساب التصادم المرن؟

يمكن حساب التصادم المرن من خلال كميتين فيزيائيتين رئيسيتين، وهما الزخم والطاقة الحركية، حيث يمكن تطبيق المعادلات أدناه على حالة جسمين يتحركان، ويصطدمان ببعضهما البعض تصادماً مرناً:[٣]

  • معادلة الزخم للتصادم المرن: m1 * v1i + m2 * v2i = m1 * v1f + m2 * v2f

حيث إن:

  1. m1 = كتلة الجسم الأول
  2. m2 = كتلة الجسم الثاني
  3. v1i = السرعة الأولية للجسم الأول
  4. v2i = السرعة الأولية للجسم الثاني
  5. v1f = السرعة النهائية للجسم الأول
  6. v2f = السرعة النهائية للجسم الثاني


تشير المتغيرات أعلاه إلى أنها متجهات السرعة، حيث أن الزخم هو كمية متجهة، لذلك فإن الاتجاه مهم ويجب تحليله باستخدام أدوات الرياضيات المتجهة، أما بالنسبة للطاقة الحركية، فهي كمية عددية غير متجهة، لذلك في معادلات الطاقة الحركية أدناه، فإن مقدار السرعة فقط هو المهم ويتم حسابه كما يلي:[٣]

  • معادلة الطاقة الحركية للتصادم المرن: 0.5m1v1i2 + 0.5m2v2i2 = 0.5m1v1f2 + 0.5m2v2f2

حيث إن:

  1. Ki = هي الطاقة الحركية الأولية للنظام.
  2. Kf = هي الطاقة الحركية النهائية للنظام.
  3. Ki = 0.5m1v1i2 + 0.5m2v2i2
  4. Kf = 0.5m1v1f2 + 0.5m2v2f2
  5. Ki= Kf


وبذلك يمكن حساب التصادم المرن من خلال تقسيمه إلى العاملين الرئيسيين فيه، ألا وهما الزخم والطاقة الحركية، وحساب كل منهما من معادلته المذكورة أعلاه.[٣]


المراجع

  1. ↑ "what-are-elastic-and-inelastic-collisions", khanacademy, Retrieved 16/9/2022. Edited.
  2. ↑ "elastic-collision", byjus, Retrieved 16/9/2022. Edited.
  3. ^ أ ب ت Andrew Zimmerman Jones (11/1/2018), "what-is-elastic-collision", thoughtco, Retrieved 16/9/2022. Edited.