Calculateur de Conservation de la Quantité de Mouvement
Calculez les résultats des collisions en utilisant le principe de conservation de la quantité de mouvement
La conservation de la quantité de mouvement est un principe fondamental de la physique qui stipule que la quantité de mouvement totale d'un système isolé reste constante au fil du temps. Dans les collisions :
Quantité de Mouvement Totale Avant = Quantité de Mouvement Totale Après
m₁v₁ᵢ + m₂v₂ᵢ = m₁v₁f + m₂v₂f
Où :
- m₁, m₂ sont les masses des objets
- v₁ᵢ, v₂ᵢ sont les vitesses initiales
- v₁f, v₂f sont les vitesses finales
Il existe trois types principaux de collisions :
- Collision Élastique : La quantité de mouvement et l'énergie cinétique sont conservées. Courante dans les collisions atomiques et subatomiques.
- Collision Inélastique : Seule la quantité de mouvement est conservée, une partie de l'énergie cinétique est convertie en d'autres formes (chaleur, son, déformation).
- Collision Parfaitement Inélastique : Les objets restent collés après la collision, se déplaçant avec la même vitesse finale. Perte maximale d'énergie cinétique.
Équations clés pour différents types de collisions :
Collision Élastique :
v₁f = ((m₁-m₂)v₁ᵢ + 2m₂v₂ᵢ)/(m₁+m₂)
v₂f = (2m₁v₁ᵢ - (m₁-m₂)v₂ᵢ)/(m₁+m₂)
Parfaitement Inélastique :
v₁f = v₂f = (m₁v₁ᵢ + m₂v₂ᵢ)/(m₁+m₂)
Grandeurs importantes à considérer :
- Quantité de mouvement totale (toujours conservée)
- Énergie cinétique (conservée uniquement dans les collisions élastiques)
- Vitesse relative (change selon le type de collision)
La conservation de la quantité de mouvement a de nombreuses applications pratiques :
- Collisions de Véhicules : Analyse des accidents et conception des dispositifs de sécurité
- Physique du Sport : Compréhension du billard, du bowling et des jeux de balle
- Voyage Spatial : Propulsion des fusées et manœuvres des satellites
- Physique des Particules : Étude des collisions de particules subatomiques
- Processus Industriels : Conception des tests d'impact et traitement des matériaux
Pourquoi la quantité de mouvement est-elle toujours conservée dans les collisions ?
La conservation de la quantité de mouvement est une conséquence des lois de Newton et de la symétrie de l'espace. Dans un système isolé, sans forces extérieures, la quantité de mouvement totale doit rester constante.
Que devient l'énergie cinétique « perdue » dans les collisions inélastiques ?
L'énergie cinétique qui semble « perdue » est en réalité convertie en d'autres formes d'énergie, comme la chaleur, le son, ou l'énergie de déformation des objets qui entrent en collision.
Les collisions parfaitement élastiques sont-elles possibles dans la vie réelle ?
Les collisions parfaitement élastiques sont rares dans les systèmes macroscopiques. Elles se produisent principalement au niveau atomique et subatomique. Cependant, certaines collisions, comme celles entre les boules de billard, peuvent être très proches d'être élastiques.