A-level物理中碰撞的典型案例

GCSE及A-level物理中collision这个词汇是我们经常看到的。

在碰撞（collision）过程中会出现各种各样的有意思的物理现象，而某些物理现象的解释也会从碰撞的角度去分析。

提到碰撞我们就会想到两个很重要的概念：momentum和kinetic energy。

那么各自的定义同学们还记得么？

Momentum: product of mass and velocity.

Kinetic energy:

其中，我们需要特别注意的是momentum是一个vector, magnitude 和direction任何一个的变化都会导致momentum发生变化，而momentum的变化就会推导出force来。

Kinetic energy是scalar，它不会随着velocity方向的改变而改变。

GCSE阶段的我们曾经遇到这样的问题，为什么会存在气体压强？

Answer:

Air molecules collide with the wall of container. During the collision, momentum changes. Force is produced. So pressure exists.

在这个回答中，我们发现了collision这个单词，而其实气体压强的产生就是因为分子的碰撞。

那么在实际问题的处理中，还会涉及到能量的概念，我们会将collision分为elastic collision和inelastic collision。

很多同学对这类问题的分析会有点疑惑。

IAL中，elastic collision是指momentum is conserved。

同时 kinetic energy is conserved。

但这么说的前提是，在一个closed system里。

而在更广泛的应用上，elastic collision是和energy联系在一起的。

比如在科学研究上经常用的材料表征手段x-ray diffractor (x射线衍射仪), 科研工作者们用x-ray来研究材料的微观结构。

这个手段背后的理论就是elastic collision.

当我们说某个collision是elastic的，那么发生碰撞的物体的kinetic energy肯定不变。

那么momentum呢？这个还真得具体情况具体分析了。

如下题：

Answer: C.

部分同学可能因为看到题目中指明了这是elastic collision就直接选A。

根据我们刚刚提到的，kinetic energy肯定不变，当谈到momentum的时候，我们就需要小心了。在这个题中，是一个mass和wall碰撞，这种碰撞中mass和wall不能算是一个system.所以momentum不守恒。

像两个mass相碰撞的情况，如果是elastic的，那么momentum和kinetic energy就会全部守恒。

总结下来：只有在closed system里，elastic collision中才会momentum+kinetic energy都守恒。

在非closed system里，elastic collision中的kinetic energy肯定守恒，但momentum需要具体案例具体分析哦。