彈性碰撞與動量守恆
1·預測
兩個相同的球以相同的速度相互滾動並發生彈性碰撞。碰撞後，它們的速度與碰撞前相比如何？
- 每個球都以與進入時相同的速度直接彈回
- 兩球在碰撞點停止不動
- 兩個球繼續保持不變，就好像它們穿過對方一樣
2·設定
- 開啟 elastic-collision 模擬並按下 Reset。
- 確認兩個球具有相等的質量，並為下面的每次試驗設定接近速度（球 A 向右移動，球 B 以相同的速度向左移動）。
- 按下「播放」，觀察兩個球上的動量探針，並在球分離後立即記錄球 A 的動量讀數。
3·收集數據
| 質量m（每個球） (kg) | 接近速度v (m/s) | 球 A 動量 p = mv (kg·m/s) | 球 A KE = ½mv² (J) | 碰撞後 A 球的動量 — 理想預測值 (kg·m/s) | 碰撞後的總動量 (A + B) (kg·m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 6.00 | ||||
| 1.50 | 8.00 | ||||
| 2.00 | 5.00 |
繪製接近速度v（x軸）相對碰撞前A球動能（y軸）的關係圖。
4·分析
- 展示您在一次試驗中計算球 A 碰撞前動量 (p = mv) 的工作，並將其與模擬的動量探針讀取進行比較。
- 比較球 A 碰撞前後的動量。符號的變化告訴你它的什麼方向？ A球+B球的總動量守恆嗎？
5·擴展
- 模擬使用 0.98 的恢復，而不是完美的 1.0。您預計反彈動能與您的理想預測有何不同？為什麼？
- 如果B球的重量是A球的兩倍，A球還會直接彈回來嗎？使用一般的 elastic-collision 公式來推理它。
這個實驗背後的物理原理
勢頭
每個球在撞擊前的動量，來自您為每次試驗設定的質量和接近速度。碰撞過程中總動量（球 A + 球 B）守恆。
動能
球 A 在撞擊前的運動能量。在完全彈性碰撞中，這是完全守恆的；即時模擬的 0.98 恢復僅保留 e²，您的詳細答案應該考慮到這一點。