รูปที่ 4-11 แสดงการชนของวัตถุใน 2 มิติ
ลองพิจารณากรณีที่วัตถุมวล
ชนกับวัตถุมวล
ที่อยู่นิ่ง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแนวทางการเคลื่อนที่ของวัตถุดังรูป โดยวัตถุมวล
เบี่ยงเบนจากแนวอ้างอิงไป
ในขณะที่วัตถุมวล
เบี่ยงเบนจากแนวอ้างอิงไป
และเนื่องจากการคงตัวของโมเมนตัมนี้เป็นจริงสำหรับส่วนประกอบในแนวแกน x และ y กล่าวคือ
และ
แต่เนื่องจาก
ดังนั้น
(แนวแกน x)
(4-27)
(แนวแกน y)
(4-28)
และถ้าสมมติว่าการชนนี้เป็นแบบยืดหยุ่น จะสามารถใช้กฎการทรงพลังงานจลน์ด้วย
(4-29)
สมการที่ 4-27, 4-28 และ 4-29 คือ สามสมการที่ใช้ในการแก้หาค่าของตัวแปรที่ไม่ทราบค่า ดังจะแสดงให้เห็นในตัวอย่างที่ 4-5
ตัวอย่างที่ 4-5 (การชนของลูกบิลเลียดใน 2 มิติ)
รูปที่ 4-12 แสดงการชนของลูกบิลเลียด m
1
ซึ่งวิ่งด้วยความเร็ว
ไปทางขวา เข้าชนลูกบิลเลียด m
2
ซึ่งอยู่นิ่ง โดยจากผลการชน ทำให้ลูกบิลเลียด m
2
เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว
โดยมีแนวทางการเคลื่อนที่ทำมุม
กับแกน x จงหาว่าลูกบิลเลียดมวล m
1
มีการเบี่ยงเบนไปจากแนวแกนเดิมเท่าไร ถ้าการชนที่กำลังพิจารณานี้เป็นการชนแบบยืดหยุ่น และลูกบิลเลียดทั้งสองลูกมีมวลเท่ากัน (โดยไม่คิดว่ามีแรงเสียดทานและการหมุนของลูกบอลมาเกี่ยวข้อง)
วิธีทำ
รูปที่ 4-12 สำหรับตัวอย่างที่ 4-5
การคงตัวของโมเมนตัมในแนวแกน x จากสมการที่ (4-27)
เนื่องจาก
ทำให้ได้ว่า
(4-30)
การคงตัวของโมเมนตัมในแนวแกน y จากสมการที่ (4-28)
จัดรูปได้เป็น
(4-31)
การคงตัวของพลังงานจลน์ จากสมการที่ (4-29)
ซึ่งสามารถจัดรูปได้เป็น
(4-32)
สมการที่ 4-30,4-31 และ 4-32 คือระบบสมการที่ประกอบด้วย 3 สมการ ที่สามารถใช้แก้หาค่าตัวแปรที่ไม่ทราบค่า 3 ตัวคือ
1
,
2
และ
θ ได้ ส่วนตัวแปร
1
และ φ เป็นตัวแปรที่ทราบค่า
เราอาจจะแก้สมการทั้งสามได้โดยการยกกำลังสองสมการที่ 4-30 และ 4-31 แล้วนำมาบวกกัน จะได้
ซึ่งจัดรูปได้เป็น
(4-33)
แทน
จากสมการที่ 4-32 ลงในสมการที่ 4-33 จะได้
(4-33B)
จะได้ว่า
(4-33C
ซึ่งมีคำตอบสองคำตอบสำหรับ คือ
หรือ
(4-33D)
คำตอบที่เป็นศูนย์คือกรณีที่การชนไม่เกิดขึ้น ดังนั้น เราจึงไม่สนใจและเลือกตอบเฉพาะ
(4-34)
แทนค่า
2
จากสมการที่ 4-34 ลงในสมการที่ 4-32 จะได้ว่า
ใช้เฉพาะเครื่องหมายบวก เพราะ
1
เป็นลบจะทำให้ไม่มีโมเมนตัมในทิศ +y เลย ซึ่งจะขัดกับกฎการคงตัวของโมเมนตัม
31 (4-35)
(4-35)
แทนสมการที่ 4-34 และ 4-35 ลงในสมการที่ 4-31 จะได้ว่า
(4-36)
แทนค่าตัวเลขต่างๆ ลงไปในสมการที่ 4-34, 4-35 และ 4-36 จะได้ว่า
ที่มา : http://www.upscale.utoronto.ca/GeneralInterest/Harrison/Flash/