Chocs élastiques

Je prends la rubrique analyse, car c'est très précis:

comment traite-t-on les chocs élastiques entre points mobiles massifs, dont la somme des masses est nulle? (ie avec des masses de tous signes)

C'est un cas où on ne dispose pas de centre de gravité qu'on l'on peut décréter se déplacer en ligne droite. Rajoute-t-on une masse annexe "pour voir"?
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Réponses

  • Bonjour,

    Si on fait des maths, on peut supposer vraies toutes les relations obtenues avec des masses positives et se demander ce qui se passe quand on fait $m_1+m_2=0.$

    Si on fait de la physique, on ne sait pas traiter les masses négatives. On ne sait pas définir l'énergie cinétique d'une masse négative.

    Qualitativement :
    En maths, en mécanique classique, le choc entre deux masses (en dimension 1) s'écrit $u_1-u_2 = v_1-v_2$ avec $u$ les vitesses avant le choc et $v$ après. L'énergie cinétique conservée est $u_1^2+u_2^2 = v_1^2+v_2^2.$ Ce système se résout sans problème...

    En maths, en mécanique relativiste, l'énergie s'écrit $E = \sqrt{m^2c^4+p^2c^2}$ de sorte qu'on se fout du signe de la masse. Là encore, pas de problème puisqu'on écrit conservation de l'énergie et du moment $p.$

    Donc :
    Il me semble donc qu'on peut écrire les équations et dérouler le calcul.
  • Bonjour,

    Je ne suis pas d'accord, il n'y a pas de problème à considérer des points matériels de masse négative, que ce soit en mécanique classique ou en relativité, même si c'est inhabituel et que ça ne correspond à rien de connu. On peut respecter $E^2=m^2c^4+c^2p^2$ avec des masse et énergie négative et on a tout-à-fait le droit de considérer un quadrivecteur d'énergie impulsion égal à $p^\mu=mv^mu$ (ou $v$ est le quadrivecteur vitesse, $(\gamma, \gamma \vec{v})$).

    Du coup, pour le choc élastique avec des masses opposées (mais non nulle et les particules sont de type temps) je vois deux cas possibles:
    -Le premier: Les vitesses sont égales: les deux points gardent des vitesses égales entre elles (reste donc collés). Du point de vue de l'évolution de cette unique vitesse en fonction du temps, on peut faire ce qu'on veut, l'énergie comme l'impulsion sont nulles dans tout référentiel galiléen, il n'y aura pas de violation de la conservation de l'énergie-impulsion.
    -Le second: les vitesses sont différentes: pour se simplifier la vie, on peut se placer dans le référentiel galiléen dans lequel les vitesses sont initialement opposées (ce n'est pas un référentiel inertiel, l'impulsion n'est pas nulle,d'ailleurs je crois qu'elle n'est nulle dans aucun référentiel dans ce cas, par contre, dans ce référentiel, l'énergie est nulle), après chocs, la conservations de l'énergie-impulsion n'implique que deux choses: dans ce référentiel la norme des vitesses restera égales (injectivité de la fonction $\gamma$ en fonction de la norme de la vitesse), et par conservation de $\vec{p}$ il faudrait faire le calcul, mais à vue de nez, il y a probablement une solution pour toute direction formant un angle strictement inférieur à $\pi/2$ à sa vitesse initiale (idem en mécanique classique).
  • Un grand merci. Pas besoin du centre de gravité, donc.
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  • Salut,
    A priori non, par contre, ce qui a l'air rigolo, c'est que dans les autres cas (deux masses $m$ et $m'$ avec $m+m'\neq 0$), on peut définir un référentiel inertiel (et un centre de gravité, qui est fixe dans ce référentiel et correspond à l'emplacement du choc, si choc il y a), c'est qu'on ne s'attend pas à une restriction sur l'angle entre la vitesse initiale et après choc d'un des points matériels (les lois de conservations impliquent juste que dans le référentiel inertiel, il y a une conservation des normes des vitesses et que les vitesses restent colinéaires, de sens opposées si les masses sont de même signe, même sens si masses de signes opposées).
  • Merci, donc on est d'accord que "l'étoile jaillissante" (ie le fait que tous les angles sont possibles sans contredire la règle de calcul) reste une possibilité consistante si somme des masses nulles? MERCI (je suis ignare dans ce domaine c'est incroyable).

    Je vais visiter un peu wikipedia pour voir si j'en tire de quoi progresser.
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  • Ben, a priori, non, il faudrait poser le truc correctement (là, je l'ai juste imaginé), mais justement dans le cas du choc à deux masses opposées, j'ai l'impression qu'il y a une grosse contrainte sur l'angle. Le fait qu'il n'y en ait pas dans les autres cas est démontrable par un raisonnement dans le référentiel inertiel (et dans ce cas précis, il n'y en a pas).
  • Ah pardon, j'ai inversé!!!!!! Oui je me disais aussi (pensant à des boules billards infiniment petites qui peuvent ne pas se taper pile poil au bon endroit, mais un peu décalé). Merci, c'est clair!
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