Collision inélastique

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Un appareil-photo stroboscopique à 25 images par seconde a recueilli ces images d'une balle qui rebondit. Chaque choc de la balle est inélastique, une partie de son énergie cinétique est dissipée à chaque contact. Si la résistance de l'air est ignorée, la racine carrée du rapport de la hauteur d'un rebond à celle du rebond précédent donne le coefficient de restitution.

Une collision inélastique est une collision au cours de laquelle l'énergie cinétique des corps qui entrent en collision est totalement ou en partie convertie en énergie interne dans au moins un des corps. Ainsi, l'énergie cinétique n'est pas conservée.

La non-conservation de l'énergie cinétique peut dans le cas d'un choc de corps macroscopiques être due à une déformation des deux corps qui se heurtent : la déformation d'une boule de pâte à modeler heurtant une boule de pétanque, par exemple, consomme de l'énergie sous forme de travail.

Dans des collisions de corps microscopiques, une partie de l’énergie cinétique peut être convertie en énergie vibrationnelle des atomes, ce qui crée l’effet de chaleur. Des collisions entre des molécules de gaz ou de liquides peuvent aussi être inélastiques grâce au changement de niveau d’énergie vibrationnelle et rotationnelle.

S'il n'y a pas conservation de l'énergie cinétique, il y a bien, comme pour toutes collisions, conservation de la norme du quadrivecteur impulsion-énergie du système.

En physique nucléaire, une collision inélastique est une collision dans laquelle une particule frappe un autre élément (particule ou noyau) en l'excitant ou en le transformant. La diffusion profondément inélastique est une méthode utilisée pour explorer la structure des particules subatomiques de façon similaire à celle qu'Ernest Rutherford utilisa pour explorer l’intérieur de l’atome. De telles expériences ont été effectuées sur des protons dans les années 1960 en se servant d'un faisceau d'électrons de haute énergie au Stanford Linear Accelerator (SLAC). Les expériences de diffusion profondément inélastique des électrons sur une cible de proton ont révélé que les charges dans les protons sont localisées dans des sous-particules, ce qui rappelle la diffusion de Rutherford qui montra que les charges dans un atome étaient concentrées dans le noyau.

Formules mathématiques[modifier | modifier le code]

Les formules pour les vitesses résultantes sur une dimension sont :

v_a=\frac{C_R m_b (u_b - u_a) + m_a u_a + m_b u_b} {m_a+m_b}
v_b=\frac{C_R m_a (u_a - u_b) + m_a u_a + m_b u_b} {m_a+m_b}

va est la vitesse du premier objet après impact
vb est la vitesse du second objet après impact
ua est la vitesse du premier objet avant impact
ub est la vitesse du second objet avant impact
ma est la masse du premier objet
mb est la masse du second objet
CR est le coefficient de restitution; Si vous utilisez 1 vous obtenez une collision élastique; Si vous utilisez 0, vous obteniez une collision parfaitement inélastique.

Pour utiliser cette formule sur plusieurs dimensions, il suffit de prendre les composantes perpendiculaires tangentes à la droite ou plan du point de contact.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

  • Choc oblique inélastique entre deux sphères homogènes, voir (en) La pratique du billard qui établit de façon générale les équations vectorielles du choc entre deux corps de vitesse quelconque.