Упругие и неупругие столкновения

В физике под термином столкновения понимают не просто непосредственный удар, например, бильярдных шаров, а процесс в более широком смысле.

Столкновениями, или ударом, называют любые кратковременные взаимодействия частиц (тел).

Особенностью теории столкновений является то, что при этом детально не анализируются механизмы взаимодействия. Причина заключается в том, что анализ сил, возникающих при столкновении, весьма затруднителен, а во многих случаях и просто невозможен, и не только из-за малого промежутка времени процесса взаимодействия. Например, так обстоит дело с ядерными силами.

 После столкновения частицы в конечном состоянии могут отличаться по своим внутренним свойствам от частиц в начальном состоянии.

 В связи с этим различают упругие и неупругие столкновения.

 Столкновениями обусловлены многие явления, рассматриваемые в различных разделах физики. Прежде всего, столкновения играют основную роль в структуре и динамике плазмы и газов.

Такие процессы, как передача тепла в газах, диффузии газов и другие, определяются свойствами сталкивающихся молекул и других частиц друг с другом. Свойства атомов, атомных ядер, и элементарных частиц можно исследовать одним из основных способов, изучая и анализируя их столкновения с другими частицами.

Для описания процесса взаимодействия привлекают законы сохранения. Поскольку законы сохранения справедливы не только в классической, но и в квантовой механике, то результаты, полученные из этих законов, применимы и к столкновениям квантовых частиц, например, атомов, ядер и др. частиц.

Рис. 16

Для полного описания процесса столкновения используется понятие "сечение" столкновений. Важное место имеет выбор системы отсчета. К таким системам отсчета относят лабораторную систему (рис. 16, а, б).

Систему отсчета, в которой столкновения частиц изучаются на опыте, называют лабораторной (Л.С.). Иногда в этой системе отсчета одна из частиц

принимается покоящейся (ее называют мишенью), а другая частица, налетающая на нее, – снарядом (рис. 16, б). Для проведения теоретического анализа столкновений частиц используют также систему центра инерции (СЦИ) (рис. 17).

Система отсчета, в которой центр инерции покоится, а суммарный импульс частиц системы равен нулю, называют системой центра инерции.

В такой системе отсчета векторы импульсов сталкивающихся частиц равны по величине и противоположны по направлению.