Kalkulator zderzeń

Podstawowy podział zderzeń w fizyce mówi o zderzeniach sprężystych i niesprężystych, wiedza o nich pozwala na przykład projektować bezpieczniejsze pojazdy.

Opis korzystania z kalkulatora zderzeń

Kalkulator składa się z pól do uzupełnienia: \(m_1\)- masa ciała 1 [kg], \(m_2\)- masa ciała 2[kg], \(v_1\) - prędkość ciała 1 przed zderzeniem [m/s], \(v_2\) - prędkość ciała 2 przed zderzeniem [m/s]. Po uzupełnieniu tych pól przez użytkownika, automatycznie uzupełniają się pola wynikowe podzielone na dwie części: zderzenie centralne sprężyste, zderzenie centralne całkowicie niesprężyste, a w każdym z nich są pola dotyczące prędkości po zderzeniu:
a) całkowicie niesprężyste: \(v\) - prędkość ciał po zderzeniu [m/s],
b) idealnie sprężyste: \(V_1\) - prędkość ciała 1 po zderzeniu, \(V_2\) - prędkość ciała 2 po zderzeniu [m/s].

Zderzenia sprężyste i niesprężyste

Podział zderzeń na sprężyste i niesprężyste to podstawowy podział stosowany w fizyce. W zderzeniu sprężystym idealnym (mogą być na przykład centralne i niecentralne) obowiązują zasady zachowania pędu i całkowitej energii układu, tak więc nie zmienia się stan wewnętrzny ciał, które ulegają zderzeniu. Suma energii kinetycznych sprzed zderzenia równa się sumie energii kinetycznych po zderzeniu. Przykładem, który może to wizualnie przedstawić, są dwie lecące na siebie piłki lub kule bilardowe, które odbijają się od siebie, a ich prędkość zmienia kierunek na przeciwny. Najczęściej gdy mowa o zderzeniach sprężystych, chodzi jednak o zderzenia atomów, inne zdarzenia tego typu są rzadkością.

Dla odmiany w zderzeniach niesprężystych idealnych (całkowicie niesprężystych) stan jednego z ciał (lub też obu) zmienia się – ciała mogą się na przykład szczepić lub jedno z nich może się rozpaść. Zasada zachowania pędu obowiązuje, ale zasada zachowania energii już nie – część energii kinetycznej przekształca się w inny jej rodzaj, najczęściej w energię termiczną lub energię rozchodzącej się fali. Zarówno zderzenia sprężyste idealne, jak i niesprężyste idealne są niezwykle rzadkie, ogromna większość zderzeń, do których dochodzi wokół nas – a w skali makro jest ich mnóstwo – plasuje się gdzieś w granicach tych pojęć, są to po prostu zderzenia sprężyste i niesprężyste, bez dodatku „idealne”.

Czy groźniejsze są zderzenia sprężyste czy niesprężyste?

Powyższe pytanie dotyczy przede wszystkim wypadków na drodze. W zderzeniu sprężystym siła zadziała nie na auto, a na pasażerów i kierowcę, w niesprężystym odwrotnie. Tak więc w pierwszym przypadku samochód nie będzie zbyt uszkodzony, ale pęd i zmiana prędkości będą groźne dla podróżujących, w drugim przypadku bardziej uszkodzony będzie pojazd (wgniecie się, wbije w coś). Konstruktorzy mają to na uwadze i samochody są projektowane tak, aby różne ich części reagowały na różne typy zderzeń: przód i tył są słabsze (strefa zgniotu), a kabina wzmocniona.