Зайдем очень издалека и сначала поговорим о нюансах в физических явлениях, которые вредно игнорировать. Пусть у нас есть бассейн и два куска железа одинаковой массы. Отпустим их в свободное утопление – они свободно утопнут. Можем это даже математически описать: плотность железа, плотность воды, ускорение, сопротивление и т. д. А теперь развернем наши куски на 90° и опять отпустим. Однако что-то пошло не так – один кусок остался на плаву. Что такое? Математически утонуть должны оба куска, ничего в математических параметрах не изменилось. Но оказывается был один нюанс: второй кусок железа имел форму блюда.
В расчетах столкновений шариков, у нас не учитывается куча нюансов. В результате, например, при упругом столкновении шарика со стенкой, стенке достается двойной импульс, а с третьим импульсом улетает отразившийся шарик. Не может же он отлетать без импульса. При этом, вещают что-то о сохранении энергии и импульса.
Для простоты будем рассматривать центральные лобовые соударения.
1. Давайте при таких расчетах рассказывать про передачу энергии не будем.
Во-первых, энергия – это расчетная величина, циферки. Циферки передать нельзя.
Во-вторых, энергия – это та же работа. Над ныне движущимся шариком, когда-то была совершена работа, то есть, эта энергия уже затрачена. Ее уже нет. Есть импульс (количество движения), и расчетная величина Еk=mv^2/2.
Например, при неупругих столкновениях про энергию и не говорят, ссылаясь на то, что она в данном случае не сохраняется, а переходит в тепло и т. д. Представили? Как циферки в тепло переходят? Нет, тут нужно говорить о том, что налетающий с неким импульсом шарик, способен приложить силу к другому шарику. Но уже исключительно из своих нынешних реальных, а не расчетных способностей. То есть, импульса.
А если бы он передал свою расчетную энергию, то мы бы получили
Другими словами, энергию передавать нельзя, поскольку у каждого из состояний системы – она своя.
2. Теперь про упругие столкновения и блюда.
Во-первых, упругое столкновение – это совсем другое явление. Здесь кроме деформации в первый момент, происходит «расправление» этой деформации во второй. Наблюдается совсем другая расстановка сил, и совершенно разный результат не в смысле количественный, а в смысле – физическом. Если при неупругом столкновении суммарная конструкция обязательно попрет в том же направлении что и налетающий шарик, то при упругом столкновении возможны варианты.
Во-вторых, наблюдается зависимость величины деформации от массы. В том смысле, что бОльшая масса вследствие свой бОльшей инерционности – деформируется меньше.
На этом этапе, картина похожа на неупругое столкновение. Скорость пока равна нулю. И в перспективе – единый импульс.
Но тут же наступает третий момент. Предположительно, они обретают единую скорость, но расправляющиеся деформации расталкивают их в разных направлениях.
Сохранение импульса в системе до соударения и после очевидно.
*
Что касается ситуации со стенкой и шариком:
При абсолютно упругом соударении, стенка, имеющая глобально бОльшую массу, чем шарик даже не думает деформироваться. Все процессы происходят в шарике. Он деформируется (при этом останавливается), и тут же расправляется. Получает точно такой же пинок, но в обратную сторону. Отлетает с той же скоростью, и со своим же импульсом. Ну, или при не абсолютно упругом ударе - с немного меньшими. То, что приходится на стенку, расползается по ней некоторой деформацией и нагревом. Вследствие незапланированного движения частиц ее составляющих.
*
Ситуация, когда налетающий шарик имеет большую массу:
Вот здесь у нас, как раз, феномен блюда и проявляется.
Маленький шарик не может оказывать сколько-нибудь серьезное препятствие для большого шарика, и вызывать в нем деформации. И сам не особо деформируется. На него просто сваливается импульс. Маленький шарик получает скорость большого, и импульс в соответствии со своей массой.
Большой шарик, лишившись части импульса продолжает движение с меньшей скоростью.
*
И наконец шарики одинаковой массы:
Принцип тот же, что и в случае налета большего шарика на меньший, с той только разницей, что второй шарик получит весь импульс. Поскольку масса его такая же, и скорость он приобретет ту же. Первый шарик, лишившись импульса – остановится.
Итого, при упругих столкновениях мы имеем два разных механизма. То есть, по сути – это два разных явления. Поэтому может, не стоит их объединять в один.
И уж точно не стоит «передавать» при этом энергию.
