Hva er elastisk spredning?

October 7  by Eliza

Elastisk spredning oppstår når to eller flere partikler kolliderer uten tap av energi. Dette betyr at mens retningene av partiklene kan endres, vil den totale kinetiske energi i systemet, eller bevegelsesenergi, blir alltid bevart. Uttrykket elastisk spredning benyttes typisk i partikkel fysikk, som er studiet av mikroskopiske partikler, men en elastisk kollisjon kan også finne sted mellom makroskopiske objekter. En uelastisk kollisjon oppstår når energi går tapt under kollisjonen.

Begrepet elastisk spredning kommer fra spredning teori, som er et sett av regler og likninger som beskriver hvordan partikler og bølger samhandle. I den makroskopiske verden, når to objekter kolliderer er det vanligvis gjennom en fysisk kollisjon. I partikkelfysikk, derimot, kan objektene kolliderer gjennom andre styrker, inkludert elektromagnetiske kollisjoner. En elastisk kollisjon kan oppstå mellom hvilke som helst gjenstander, og i en hvilken som helst form for kollisjon.

Elastisk spredning er meget viktig i partikkel fysikk. Når elektronene kolliderer med andre partikler, for eksempel, er elastisk kollisjon som ingen energi går tapt. Dette er kjent som Rutherford spredning og er et fenomen som førte til oppdagelsen av strukturen av atom.

I den makroskopiske eller fysiske verden, er det eksepsjonelt usannsynlig for en sann elastisk kollisjon å skje mellom to store objekter. Dette skyldes omkringkrefter samt de vibrasjoner som forekommer inne i store gjenstander. Det er noen situasjoner, men der en kollisjon kan tilnærmes som elastisk. Dette er nyttig fordi det gir den anslåtte hastighet og retning av to objekter etter en kollisjon som skal estimeres ved hjelp av enklere metoder.

Et vanlig eksempel på elastisk spredning i den fysiske verden er en kollisjon mellom to biljardkuler. Selv om en liten mengde energi går tapt i denne kollisjon på grunn av friksjon, er dette lite nok til å være ubetydelig. Når to biljardkuler kolliderer, den andre ballen får nesten nøyaktig den energimengde som den første ballen taper, slik at den totale kinetiske energien i systemet er konservert.

Uelastisk spredning oppstår når den totale energi av de to eller flere kolliderende gjenstander ikke er konservert. I kollisjoner mellom virkelige objekter, uelastiske kollisjoner er mye mer vanlig. Dette er hovedsakelig på grunn av de ekstra vibrasjoner som vil oppstå når et stort objekt kolliderer med hverandre, likesom disse vibrasjonene ta opp energi som ville ha blitt benyttet for bevegelse. Momentum, derimot, er alltid bevart i både elastiske og uelastiske kollisjoner.

  • Den Collison av biljardkuler viser elastisk spredning.