Мы уже говорили, что передача энергию одного тела другому телу невозможна, поскольку энергия – это расчетная величина. К тому же, рассчитанная исходя из времени, конкретно – одной секунды. Взаимодействия тел происходят зачастую гораздо быстрее, во многих случаях энергия просто не сохраняется, и как это приводит к тому, что импульс тела, получившего энергию, оказывается больше того, который был сообщен этому телу, тоже описывали.
В формулах для расчета упругого соударения шаров тоже заложена мина передачи энергии. Произошло это по причине вывода этих формул на примере «колыбели Ньютона». Но «колыбель Ньютона – это всего лишь частный случай. Все шары имеют одинаковую массу и находятся в одинаковых условиях. Поэтому передача импульса выражается в полной его передаче от одного шара (в результате, отдав весь импульс, шар останавливается), к другому, который начинает двигаться, точно так же, как до столкновения двигался первый. В этом случае, при пересчете на энергию, она совершенна одинакова для обоих шаров.
На основании этого частного случая был сделан вывод о сохранении при соударении как импульса, так и энергии, и были выведены формулы, включающие в себя оба параметра. То есть, и импульс, и энергию. Но, соударения происходят вовсе не в течении секунды, передается исключительно импульс, массы шаров бывают разными, и куча других разнящихся параметров.
И давайте посмотрим за счет чего при таком раскладе сохраняется импульс. Пусть, шары у нас тоже находятся в более - менее равных условиях. То есть, пусть сила тяжести будет уравновешена как в колыбели Ньютона, но шары возьмем разных масс.
Импульс чудно сохранился, поскольку минус с плюсом, означающие разное направление, математически дало действие вычитания. С физической точки зрения (допустим, мы момент соударения не застали), мы имеем два шара: импульс одного 13.33кг*м/с, а импульс второго 2.66кг*м/с. Шары совершенно самостоятельные. Импульс большего больше начального импульса.
Просто чудо. Это нужно взять на заметку авиадиспетчерам. Если два примерно одинаковых самолета на одинаковой скорости норовят столкнуться, то можно не парится, поскольку их импульс с плюсом и минусом равен нулю, и столкновение невозможно.
Если, все же, с помощью математики не моделировать процесс, а описывать его, то мы будем иметь следующую картинку:
В момент соударения наших шаров они на краткий миг становятся, как бы, одним целым и импульс у них становится на это время общим.
С общей скоростью 0.66666м/с. Но очень не на долго. Они тут же начинают разлетаться. Малый шар вроде бы получит импульс 2*0.66666=1.3333, но кроме этого по закону Ньютона получит еще «отдачу» в таком же размере, и в итоге его импульс составит 2.66666кг*м/с, а большой шар из своих 10*0.66666=6.6666кг*м/с» отдав» все те же 1.3333, останется с импульсом 5.33333кг*м/с. Итого, общий импульс окажется равен первоначальному, а скорости шаров
малого: v=р/m=2.66666/2=1.33333м/с
большого: v=p/m=5.33333/10=0.5333м/с
Согласитесь, что отклонения шариков выглядят более реально, чем в случае с передачей энергии, где больший шарик улетает как ошпаренный.
В общем и целом, формулы для этого случая будут выглядеть вот так:
Весь фокус в том, что для другого случая – формулы будут немного другие.
Например, если налетает шарик с большей массой, будет другое перераспределение «отдачи», поэтому и описание будет другим. И даже для нашего случая, но в других условиях, например, если шары будут не подвешены, а просто лежать, то в перераспределении импульса придется учитывать еще и силу гравитации...
***
Что касается фотона, то тут тоже лучше не пользоваться энергией. Все по тем же причинам. На самом деле мы не знаем, почему скорость фотона относительно излучающего его электрона (атома) именно с. Но можем немного обрисовать процесс и привести некоторые закономерности.
1. Для нормальной работы нам нужно принять то, что масса у фотона есть, несмотря на то, что Эйнштейну этого не хочется.
2. Электрон излучает фотон в момент резкой остановки (при полученном возбуждении и невозможности покинуть атом); при торможении на повороте (например, в ускорителе, в сторону в которую электрон летел до этого его движение прекращается, и возможен «сброс» фотона).
3. Импульс электрона, который он получает /набирает при возбуждении, соответствует импульсу, излученного фотона. Электрон при остановке, как бы, сбрасывает импульс. Ну, должен же он куда-нибудь деваться. Чем больше была скорость электрона, тем больше масса фотона. Совсем грубо: если движущееся ведро с водой резко остановить, то часть воды из него выплеснется. Чем больше была скорость ведра, тем больше воды потеряется при остановке.
И наблюдается совершенно постоянные зависимости массы фотона от скорости электрона.
Как Вы понимаете, никакой секунды применяемой в расчетах энергии, у электрона с фотоном нет. Процесс одномоментный. И для примера посмотрим что-нибудь в цифрах.
