作者logs ( )
看板Physics
標題[問題] 考慮重力的完全非彈性碰撞
時間Sun Dec 28 06:51:23 2008
完全非彈性碰撞,可假設有兩顆球相撞之後黏和固定在一起
在碰撞前球體個別的速度,代入以下計算:
依據動量守恆 m1V1 + m2V2 = (m1+m2)V = MV,可得碰撞後速度
則能量損失淨值 = 0.5 * (m1V1^2 + m2V2^2 - MV^2)
但是當球體大至天體等級時,兩顆球之間就必須考慮重力
比如地球(代號1, r1, m1)和月球(代號2, r2, m2)
假設兩者材質完全相同,且為完美球體
不考慮自轉和對太陽公轉及其他外星力量
兩者從相對靜止,自質心相距 R 開始因重力相吸
到 R = r1 + r2 時,也就是碰撞前一瞬間
所損失的重力位能,要如何計算?是否跟直接用質心算是一樣的?
特別是當初始條件 (t=0) R ~ r1 ~ r2 都在相近的數量級時
質心連線上所穿過兩顆球的四個點有很不一樣的 potential
如下圖所示之 A, B, C, D 四點
+-----地球-----+ ..................... +--月球--+
A B C D
接著當 R < r1 + r2 ,也就是開始碰撞
若徹底瓦解,重新形成一個新的球體,暫時稱之「新‧地球」
碰撞必定產生高溫,但是宇宙背景 4K,火熱球會逐漸冷卻
假設一開始地球均溫=月球均溫=4K,沒有質量損失、純粹物理考量
那麼包含這個「新‧地球」冷卻到 4K 之後所釋放的熱能
一共對宇宙放出多少能量?
剛回顧了NHK經典影片:「地球46億年の物語」,故有此一問?
http://tw.youtube.com/watch?v=-KWPKTy7JYs
至於鈴木一朗的碰撞問題,已經超過以上所描述的範疇了
http://tw.youtube.com/watch?v=naAQW3C0yJE
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 59.113.2.234