物体的碰撞

发布时间 2023-09-24 23:13:49作者: The_Euclidea_Witness

最近刚刚上完动量守恒定律,上了碰撞

哈哈哈绷不住啦我学过3b1b小妙招

引入

我们都知道这个碰撞是分类的,有:完全弹性,完全非弹性和非完全非弹性

区别在于动能的变化,但是在中间的过程中动量是恒定的,那么:考虑对于动能损失比例为 \(\eta\) 的碰撞,已知两个物块的质量以及初始速度,能否快速求得它们碰撞后的速度呢?

因为动量可以分解,此处只考虑一维情况的碰撞

巧妙的转化

我们都知道动能定理和动量定理是啥样的:在整个过程中有:

\[\begin{aligned} \dfrac12m_1v_1^2+\dfrac12m_2v_2^2=\text{Const}_1\\ m_1v_1+m_2v_2=\text{Const}_2 \end{aligned}\]

难受,想把两个东西联系到一起——而知名Youtuber 数学区UP主 \(\text{3Blue1Brown}\) 教会了我们一个小妙招
考虑一个平面直角坐标系,其中满足:\(x=v_1\sqrt{m_1},y=v_2\sqrt{m_2}\),如图:

我们考虑在这个坐标系上的两个定理长什么样
嗯,方程对应曲线嘛,就推推:

\(\begin{aligned} &\dfrac{1}{2} m_1 v_1^2 + \dfrac12m_2v_2^2=\text{Const}_1\\ \iff&x^2+y^2=2\text{Const}_1\\ &m_1v_1+m_2v_2=\text{Const}_2\\ \iff&\sqrt{m_1}x+\sqrt{m_2}y=\text{Const}_2 \end{aligned}\)

啊?一个直线一个圆?完了?
是的,完了。