图中为大小相等的两钢性球.两球置于光滑水平面上.的速度为的速度为零.设两球发生弹性正碰.
第一阶段,两球接触后均被压缩而发生形变,形变产生的弹力使减速,则被加速,直到两球速度相等(即相对速度为零)时压缩量达到最大,这一阶段称为压缩阶段.在压缩阶段系统动能逐渐减少,而系统势能逐渐增大.两球速度相等时,系统势能达到最大,而系统动能减至最小.但是整个过程的任一时刻,系统的机械能保持不变.
第二阶段,由于两球间弹力作用,继续减速,继续加速.从而使的速度大于的速度,两球形变逐渐减小,当两球即将分离的瞬间,形变完全消失.这一阶段称为恢复阶段.在恢复阶段,系统的弹性势能逐渐减小,系统的动能逐渐增大.当形变完全消失时,系统势能为零,而系统动能重新达到最大.
若取两球开始接触的瞬间为初态,两球分离时为末态,系统的总动能应等于初态时的总动能,故有
由于系统无外力作用,故系统动量守恒,从而可得
(2)
由(1)、(2)两式解得
从上面两式可知,的方向始终与相同.当时,与方向相同,当时,反向.
若,则,即碰撞后两球交换速度.
若,则.即碰撞后等速反向运动.