ฟิสิกส์ มอ.4

ลำดับตอนที่ #6 : การชน

การชน(Collision)
การชน หมายถึง การที่วัตถุหนึ่งกระทบกับอีกวัตถุหนึ่งในช่วงเวลาสั้นๆ หรือในบางครั้งวัตถุอาจไม่ต้องกระทบกันแต่มีแรงมากระทำต่อวัตถุแล้วให้ผลเหมือนกับการชนก็ถือว่าเป็นการชนกันลักษณะหนึ่ง 
ในการชนของวัตถุโดยมากมักมีแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ ซึ่งขนาดของแรงจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับลักษณะของการชนกันของวัตถุ และในการชนอาจการสูญเสียค่าโมเมนตัมมากหรือน้อย หรือไม่สูญเสียสียเลยก็ได้ เราอาจแยกการชนออกได้ 2 ลักษณะดังนี้
1.เมื่อโมเมนตัมของระบบมีค่าคงที่ เป็นการชนที่ขณะชนมีแรงภายนอกมากระทำน้อยมาก เมื่อเทียบกับขนาดของแรงดล ที่เกิดกับวัตถุขณะชนกัน หรือแรงภายนอกเป็นศูนย์ เช่น การชนของลูกบิลเลียด การชนกันของรถยนต์ การยิงปืน เป็นต้น
2.เมื่อโมเมนตัมของระบบไม่คงที่ เป็นการชนที่ขณะชนมีแรงภายนอกมากระทำมากกว่า แรงดลที่เกิดกับวัตถุขณะชนกัน เช่น ลูกบอลตกกระทบพื้น รถยนต์ชนกับต้นไม้ เป็นต้น
ในหัวข้อต่อไปนี้ เป็นการชนของวัตถุเมื่อไม่มีแรงภายนอกมากระทำต่อระบบ ซึ่งสามารถแยกลักษณะการชนได้ 3 แบบ
1.การชนกันแบบยืดหยุ่น (Elastic collision)
การชนกันแบบยืดหยุ่นเป็นการชนของวัตถุ แล้วรูปร่างของวัตถุไม่เปลี่ยนแปลง เช่น การชนกันของลูกบิลเลียด การชนกันของลูกบอล หรือวัตถุที่มีความยืดหยุ่นได้ชนกัน การชนกันแบบยืดหยุ่นแบ่งออกได้ 2 ลักษณะ คือ 
ก.การชนแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์ คือเป็นการชนที่ไม่มีการสูญเสียพลังงานจลน์ โดยพลังงานจลน์รวมก่อนการชนเท่ากับพลังงานจลน์รวมหลังชนโดยรูปร่างไม่เปลี่ยนแปลง
ข.การชนแบบยืดหยุ่นไม่สมบูรณ์ เป็นการชนที่มีการสูญเสียพลังงานจลน์ โดยเปลี่ยนไปเป็นพลังงานรูปอื่น ดังนั้นพลังงานจลน์รวมหลังชนจะน้อยกว่าพลังงานจลน์รวมก่อนชน โดยรูปร่างไม่เปลี่ยนแปลง
1.การชนแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์ (Perfectly elastic collision)
ผลของการชนแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์พบว่า
1.ผลรวมของโมเมนตัมก่อนชน = ผลรวมของโมเมนตัมหลังชน
แ2.ผลรวมของพลังงานจลน์ก่อนชน = ผลรวมของพลังงานจลน์หลังชน
Eก่อนชน       =    Eหลังชน
2.การชนแบบไม่ยืดหยุ่น (Inelaltic collision)
 เป็นการชนของวัตถุแล้วรูปร่างมีการเปลี่ยนแปลง หรือมีการเคลื่อนที่ติดกันไป การชนแบบนี้พลังงานจลน์ไม่คงที่ พลังงานจลน์หลังชนมีค่าน้อยกว่าพลังงานจลน์ก่อนชน เพราะว่าพลังงานจลน์บางส่วนนำไปใช้ในการเปลี่ยนรูปร่างวัตถุทำให้ บุบ ยุบ และเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานเสียงแต่โมเมนตัมรวม ก่อนการชนเท่ากับโมเมนตัมรวมหลังการชน
Ekก่อนชน       =    Ekหลังชน
3.การดีดตัวของวัตถุ หรือการระเบิด
คือ การที่วัตถุมีการแยกหรือแตกออกจากกัน โดยไม่มีแรงภายนอกมากระทำ ซึ่งมีเงื่อนไขเหมือนกับการชนใน 2 ลักษณะที่กล่าวมาแล้ว คือ
Pก่อนระเบิด       =    Pหลังระเบิด
ส่วนพลังงานจลน์ของวัตถุในการระเบิด พบว่าผลรวมพลังงานจนล์หลังการระเบิด จะมีค่ามากกว่าผลรวมของพลังงานจลน์ก่อนระเบิด เนื่องในการระเบิดมีการเปลี่ยนรูปพลังงานรูปต่างๆ เป็นพลังงานจลน์ จึงได้ว่า
∑Ekก่อนระเบิด       =    ∑Ekหลังระเบิด
ลักษณะของการระเบิดแยกออกได้ 2 ลักษณะคือ 
1.การระเบิดแบบแยกออกจากกัน การระเบิดของวัตถุลักษณะนี้จะแยกออกจากกันเป็นส่วนๆ เช่น 
ก.การยิงปืน 
ข.มวลอัดสปริง
ค.คนกระโดดจากเรือ
ง.คนกระโดดจากเรือกำลังเคลื่อนที่
2.การระเบิดแบบสัมพันธ์ โดยภายหลังการระเบิดวัตถุยังอยู่ด้วยกัน การคำนวณความเร็วของวัตถุแต่ละก้อน ให้คิดเทียบกับพื้นโลก เช่น 
ก.คนเดินบนเรือซึ่งอยู่นิ่ง
ข.คนเดินบนเรือซึ่งกำลังเคลื่อนที่