通过MCP连接 →

输入计算

数学公式

广告

结果

恢复系数
0.625
e(无量纲,0 = 完全非弹性,1 = 完全弹性)
结果解读 Partially elastic

什么是恢复系数?

恢复系数(e)是一个介于 0 到 1 之间的无量纲数值,用来衡量一次碰撞的"弹性"程度。它把两个物体碰撞后的相对速度与碰撞前的相对速度作比较。当 e 等于 1 时,表示完全弹性碰撞,动能没有任何损失;当 e 等于 0 时,表示完全非弹性碰撞,两个物体碰撞后会粘在一起一同运动。现实中的大多数碰撞都介于两者之间。

示意图显示一个球从高度 h_drop 落下后反弹到较低的高度 h_bounce
恢复系数将反弹高度与下落高度联系起来。

如何使用本计算器

先选择一种计算方式。如果你已知两个物体碰撞前后的速度,请使用按速度计算:输入碰撞前的 u1、u2 以及碰撞后的 v1'、v2'。如果你是让一个物体从固定地面上反弹,请使用按下落/反弹高度计算:只需输入下落高度和测得的反弹高度即可。计算器会立即给出 e 值。

公式详解

恢复系数的一般定义为 $$e = \frac{\text{v2}^{\prime} - \text{v1}^{\prime}}{\text{u1} - \text{u2}}$$ 即分离速度与接近速度之比。对于从静止状态下落的小球,撞击地面时的速度为 \(\sqrt{2g\cdot h_{\text{下落}}}\),反弹时的速度为 \(\sqrt{2g\cdot h_{\text{反弹}}}\);其中的 \(g\) 和 \(2\) 互相约去,于是得到了更便捷的形式 $$e = \sqrt{\dfrac{\text{h}_{\text{反弹}}}{\text{h}_{\text{下落}}}}$$

Advertisement
碰撞前后的两个球,用速度箭头表示相对速度
e 比较分离的相对速度与接近的相对速度。

计算示例

把一个篮球从 1 米高处落下,它反弹到 0.64 米的高度。那么 $$e = \sqrt{\frac{0.64}{1}} = \sqrt{0.64} = 0.8$$ 也就是说,反弹时恢复了接近速度的 80%。

常见问题

e 会大于 1 吗?对普通碰撞来说不会——大于 1 意味着凭空创造了能量。只有在爆炸碰撞或带有动力源的特殊情况下,才会出现 e 大于 1 的数值。

为什么用高度计算时要开平方根?因为高度与速度的平方成正比(能量 \(\propto v^2\)),所以速度之比等于高度之比的平方根。

应该使用什么单位?e 是无量纲数,因此速度或高度采用任何一致的单位都可以——只要两个输入值使用相同的单位即可。

最后更新: