生活中经常见到两个东西相撞的现象,比如,两艘船、两辆有轨电车、两个槌球,不管是意外事故也好,游戏也罢,这一现象在物理学上都被称为“碰撞”。碰撞发生时只是一瞬间的事,但是对于碰撞本身来说,它是经常发生的,也体现了物体的弹性。
其实,就碰撞的一瞬间来说,其中的物理原理是非常复杂的。在物理学上,人们把弹性碰撞分成三个阶段。
第一阶段:碰撞的两个物体在接触的位置相互挤压。
第二阶段:两个物体挤压到最大限度。而挤压会产生弹力,为了平衡挤压的力,弹力又会阻碍挤压的发展。
第三阶段:弹力会试图恢复物体在第一阶段所改变的形状,也就是把物体向相反的方向推。
在碰撞的过程中,对于碰撞的物体来说,它们就像只被撞了一下一样。
实验一:我们可以做这样一个实验。
当一个槌球撞向另一个跟它同样重的静止的槌球,那么由于反作用力的作用,撞过来的球会停止在被撞的球的位置上,原先静止的球会以第一个球的速度前进。
实验二:我们还可以做另一个更有趣的实验。
将一个槌球推向一串排成直线并且紧挨着的槌球,会发生什么现象呢?在第一个球的撞击下,似乎整串球都应该被击跑,然而事实是所有的球都静止不动,只有离撞击球最远的那个球飞了出去。这是由于前面的球都把冲击力传给了下一个球,而最后的那个球已经没有球可以传递了。
图 碰撞实验
实验三:除了用槌球,我们还可以用其他的东西来做这个实验,比如,跳棋或者硬币。如图所示,我们可以把跳棋摆成一排,长一些也没关系,只要它们互相紧挨着就行。固定住第一个棋子,当我们用木尺敲击它的侧面时,我们会看到最末端的棋子飞了出去,中间的棋子仍然待在原地。