衝突 · Fortepiano • Kultura

は 2 つの物体が近づき接触して互いの運動の状態を変化させる物理現象である。

衝突は力学とくに運動学や動力学で扱われる。

撃力の仮定衝突する 2 つの物体は互いに力をおよぼし合う。この力を撃力でモデル化すると衝突の力学的理解が容易になる。

撃力は瞬間的に作用する大きな力であり、瞬間的な時間で発揮し終える。よって力積で授受される運動量を完全に表現でき、かつ大きな力によるためは有限・非ゼロの値になる。ここで衝突と同時におよぼされる他の力を考えると、は瞬間的であるため間でのは一定とみなせる。よって外力の力積はであってに比べ極めて小さく、衝突の直前と直後を比べる際に外力の働きは無視できる。つまり衝突中は撃力のみを考えればよい。

固体同士の衝突は撃力でよくモデル化できる。また多くの場合、「衝突」という表現は撃力によるものであることを暗黙的な前提とする。これに従い、本項では明示しない限り 2 つの質点が互いに撃力をおよぼし合うものとする。本項で衝突「前」「後」と言う場合、これは衝突の直前と直後を指すものとする（＝外力を無視できる）。なお、外力無しの条件であれば瞬間的でない広めのを取っても問題無い。

運動量の保存

衝突の前後で 2 質点系の全運動量は保存される。

質点の運動量を衝突前後で、それぞれでの運動量の変化量をとする。衝突時、次が成立する：

すなわち、衝突によって運動量は 2 質点間で授受され、総和は衝突前後で常に保存される。これは撃力が 2 質点系の内力であり、衝突の間には外力がゼロであって、運動量保存則が適用できるためである。

速度と運動エネルギー 2つの物体の1次元衝突を考える。衝突が発生する前の片方の物体の相対速度をu とすれば、衝突の後の相対速度u ' は

となる。ここでe は反発係数と呼ばれる。反発係数は0から1の間の値をとり、e = 1であれば運動エネルギーが保存される完全弾性衝突であるといわれる。完全弾性衝突ではない場合、運動エネルギーは部分的に熱エネルギーなどに変換され、散逸する。

分類衝突は様々な観点から分類される。以下はその一例である：

反発係数による分類弾性衝突: 非弾性衝突: 完全非弾性衝突:

脚注

注釈

出典

参考文献

衝突

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