碰撞時,反彈的出現與否,跟被擊中物件上造成的傷害大小有關係嗎?
顯示了一個蛋糕和一個籃球,兩者的質量相等。如果男孩被蛋糕或籃球以相同的速度打中,結果會是:
會出現反彈;
【小結】由此歸納出,被籃球打中及被蛋糕打中的分別:
相對於不會反彈的情況,反彈的出現會對被擊中的物件造成較大的傷害。
為甚麼物體在反彈時,會對被擊中的物件造成較大的傷害呢?我們可以從物體承受衝量的分別去分析。
考慮質量為 \(m\) 的球,以速率 \(v\) 飛向球手(),設向右的速度為正。根據衝量 \(Ft\) 等於動量變化,可知:
【題解】由於衝量等於動量的變化:
用手接球情況 | 把球擊回情況 | |
---|---|---|
接球或擊球前動量 | \(-m\ v\) | \(-m\ v\) |
接球或擊球後動量 | \(0\) | \(m\ v\) |
衝量 | \(m\ v\) | \(2\ m\ v\) |
換言之,把球擊回的衝量大於用手接球的衝量。這顯示物體在反彈時,會對被擊中的物件造成較大的衝量。
【題解】當要接住一個以一定速度飛來的球時,手便要施予一個衝量,把球的動量減少至零。這個情況就有如一個不反彈的球。
但把一個以相同速度飛來的球以相反的方向擊回,除了要施予把球的動量減少至零的衝量外,還要施予使球的動量以相反方向增加的衝量。