SCIENCE 3D | 탄성 충돌과 비탄성 충돌

무슨 일이 일어났나

부딪힌 뒤에도 운동 에너지 합이 그대로이면 탄성 충돌, 줄어들면 비탄성 충돌이라고 하고, 두 물체가 붙어 함께 움직이면 «완전 비탄성 충돌» 이라고 합니다.

시뮬레이터에서 1 kg 두 수레를 반발 계수 1 로 부딪히면 부딪친 수레가 멈추고 맞은 수레가 2.00 m/s 로 나가 운동 에너지 2.00 J 이 그대로 남습니다. 반발 계수 0.5 면 0.500 m/s · 1.50 m/s 로 1.25 J, 0 이면 둘 다 1.00 m/s 로 1.00 J 입니다.

세 경우 모두 운동량 합은 2.00 kg·m/s 로 같습니다 — 반발 계수가 바꾸는 것은 운동량이 아니라 운동 에너지가 얼마나 남느냐입니다.

NASA 는 이렇게 «잃은» 역학적 에너지가 사라지는 것이 아니라 결국 열이 된다고 설명합니다.

💡 생활 속 예시

당구공으로 멈춰 있는 공을 정면으로 맞히면, 친 공은 그 자리에 거의 서고 맞은 공이 그 빠르기를 받아 굴러갑니다 — 탄성 충돌에 가까운 모습입니다.
찰흙 덩이를 벽에 던지면 튀지 않고 철썩 붙어 버립니다 — 운동 에너지를 거의 다 찌그러짐과 열로 바꾸는 완전 비탄성 충돌입니다.
놀이공원 범퍼카는 고무 테두리 덕분에 서로 튕겨 나가지만, 부딪칠 때마다 «쿵» 소리와 함께 빠르기를 조금씩 잃습니다.

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비탄성 충돌에서 줄어든 운동 에너지는 그냥 없어진다.
NASA 설명처럼 잃은 역학적 에너지는 사라지지 않고 열이 됩니다. 에너지의 합은 그대로이고 모양만 바뀝니다. 출처

누가 왜 찾았나

1668 년 겨울 런던 왕립학회에서는 물체가 부딪친 뒤의 움직임을 법칙으로 세운 글들이 잇따라 읽혔습니다. 그해 11 월 26 일 월리스(John Wallis)의 «운동의 일반 법칙 요약», 12 월 17 일 렌(Christopher Wren)의 «물체 충돌의 자연 법칙», 이듬해 1 월 7 일 하위헌스(Christiaan Huygens)의 «충돌로 생기는 물체의 운동» 이 읽혔고, 하위헌스 이론의 요약은 1669 년 3 월 18 일 프랑스 학술지 Journal des Sçavans 에도 실렸습니다.

확인된 값

월리스(John Wallis)의 «운동의 일반 법칙 요약» 을 왕립학회에서 읽은 날: 1668-11-26 출처
렌(Christopher Wren)의 «물체 충돌의 자연 법칙» 을 왕립학회에서 읽은 날: 1668-12-17 출처
하위헌스(Christiaan Huygens)의 «충돌로 생기는 물체의 운동» 을 왕립학회에서 읽은 날: 1669-01-07 출처
하위헌스 충돌 이론 요약이 실린 프랑스 학술지 · 날: 1669-03-18 출처
«잃은» 역학적 에너지는 사라지지 않고 열이 된다: heat 출처

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