Liikkeentörmäyksiä

Liikkeentörmäyksiä tarkoittaa tapahtumaa, jossa kaksi tai useampi liikkuva kappale vaikuttaa toisiinsa ja siirtää liikettä sekä energiaa. Termiä käytetään sekä arkisessa puheessa että fysikaalisessa kontekstissa, ja siihen liittyy usein tavanomaiset sovellukset liikenneonnettomuuksista biljardipalloihin sekä kaasujärjestelmien molekyylitörmäyksiin.

Törmäystyypit voidaan jaotella energian säilymisen mukaan. Elastisessa törmäyksessä sekä momentumi että kineettinen energia säilyvät kokonaisuudessaan ideaalitilanteessa. Inelastisessa törmäyksessä momentumi säilyy, mutta kineettinen energia ei; osa energiasta hajoaa muuhun muotoon kuten lämpönä tai muodonmuutoksena. Täydellisesti inelastisessa törmäyksessä kappaleet tarttuvat toisiinsa ja muodostavat yhden kiertävän kappaleen, jolloin lopullinen kineettinen energia on pienempi kuin alussa.

Matemaattisesti liikkeentörmäykset voidaan kuvata momentum- ja energiaehtojen avulla. Yhden ulottuvuuden tapauksessa, missä kappaleet with masses m1, m2 liikkuvat alussa nopeuksilla u1, u2 ja lopussa v1, v2, momentumin säilyminen antaa m1 u1 + m2 u2 = m1 v1 + m2 v2. Kineettisen energian mukaan voidaan ottaa mukaan palautuma (takaako koejälkeen, että nopeus-erot toteuttavat suhteellisen palautuman) ja nimetään palautumisjakauma kertoimella e (0 ≤ e ≤ 1), jossa v1 − v2 = −e(u1 − u2). Tämän avulla voidaan ratkaista lopulliset nopeudet esimerkkitapauksessa.

Liikkeentörmäykset ovat keskeisiä mekanisessa suunnittelussa, liikenneturvallisuudessa, peliteknologiassa sekä kaasuanalyysissa ja materiaalitutkimuksessa. Yhteisillä suunnitteluperiaatteilla voidaan arvioida energiankulutusta, vaurioita ja uudelleenjakoa törmäyksen jälkeen.