Conservation de la quantité de mouvement

Après une collision élastique entre deux objets.

Si une balle entre en collision élastique avec une autre balle de même masse initialement au repos, l'angle séparant leurs deux trajectoires après la collision sera de 90°[3].

Une collision élastique est une collision qui prend place lorsque la somme des énergies cinétiques après la collision est égale à la somme des énergies cinétiques avant la collision. C'est une collision qui respecte le principe de conservation de l'énergie.

Une collision inélastique est une collision qui prend place lorsque la somme des énergies cinétiques après la collision est différente de la somme des énergies cinétiques avant la collision. Ceci pourrait prendre place avec des balles de tennis. Une partie de l'énergie cinétique initiale sera transformée en chaleur lors de la déformation de la balle, ce qui explique la variation négative de l'énergie cinétique du système[4].

Applications concrètes :

• Les joueurs de squash constatent régulièrement que leur balle est chaude après quelques actions de jeu.
• La formation des étoiles résultent de collisions inélastiques entre particules en grand nombre. Ces collisions provoquent un échauffement tel qu'une réaction thermonucléaire peut être initiée.

Le premier principe de la thermodynamique qui postule la conservation de la somme travail + chaleur reste respecté lors d'une collision et l'énergie cinétique perdue conduit à un transfert thermique.

Une collision parfaitement inélastique est une collision qui prend place lorsque le niveau d'énergie cinétique est plus bas que l'énergie cinétique qu'il y avait avant la collision. Durant cette collision, les deux objets s'unissent et se déplacent ensuite avec la même vitesse vectorielle. Par conséquent, on considère que les deux corps n'en forment plus qu'un à la suite de la collision[4].

Le choc entre deux billes de billard se modélise par une collision élastique à une, deux ou trois dimensions.

Dans cet exemple, les équations de la conservation de la quantité de mouvement et de la conservation de l'énergie cinétique donnent, pour des billes de masses m₁ et m₂ ayant chacune une vitesse initiale ${\displaystyle {\vec {u}}_{1}}$ et ${\displaystyle {\vec {u}}_{2}}$ et une vitesse finale ${\displaystyle {\vec {v}}_{1}}$ et ${\displaystyle {\vec {v}}_{2}}$ :

${\displaystyle m_{1}{\vec {u}}_{1}+m_{2}{\vec {u}}_{2}=m_{1}{\vec {v}}_{1}+m_{2}{\vec {v}}_{2}}$
${\displaystyle -m_{1}({\vec {v}}_{1}-{\vec {u}}_{1})=m_{2}({\vec {v}}_{2}-{\vec {u}}_{2})}$

• Quantité de mouvement
• Conservation de l'énergie
• Collision élastique
• Collision parfaitement inélastique