Botsing (natuurkunde)

Een botsing is de gebeurtenis waarbij twee voorwerpen (in de ruimste zin) elkaar als gevolg van hun onderlinge beweging raken. Tussen de botsende voorwerpen wordt impuls en energie uitgewisseld. Botsingen treden op bijvoorbeeld tussen een bal en een muur, auto's of planeten, biljartballen, maar ook tussen elektronen en fotonen (Comptoneffect).

Men onderscheidt elastische (veerkrachtige) en inelastische (onelastische, onveerkrachtige of plastische) botsingen. Tijdens de botsing treedt eerst een vervormingsstoot op, waarbij de botsende voorwerpen elkaar indeuken^[1], zoals vaak bij vallen en een verkeersongeval. Daarna kan door de veerkracht van de voorwerpen een restitutiestoot optreden, die ze uit elkaar drijft.

Bij uitbreiding moeten bij een botsing twee voorwerpen elkaar niet raken; op atomaire schaal bestaat raken zelfs niet. Maar bij een tweedeeltjesprobleem waarbij de totale energie positief is, volgt uit het behoud van energie dat de effectieve potentiële energie (potentiële energie van het krachtveld waar een term voor de invloed van rotatie bij is inbegrepen) niet hoger mag worden dan de totale energie, omdat de kinetische energie altijd positief moet zijn. Dit klopt soms enkel als de deeltjes een minimale afstand uit elkaar blijven. Er kan aangetoond worden dat de baan van de deeltjes dan een hyperbool is. Dit kan zowel voorkomen bij een aantrekkings- als bij een afstotingspotentiaal. Bij een aantrekkingspotentiaal zullen de deeltjes naar elkaar toe versnellen, elkaar rakelings kruisen en daarna achter elkaar doorvliegen en afbuigen. Bij een afstotingspotentiaal zullen de deeltjes vertragen als ze naar elkaar toe bewegen en voor elkaar afbuigen/terugvliegen. Een voorbeeld van een dergelijke botsing is de zwaartekrachtsslinger.

Men spreekt vooral van een botsing bij een relatief korte onderlinge krachtwerking, zodat men kan spreken van de snelheid vóór en na de botsing.

1. ↑ Hibbeler, R.C.: Mechanica voor technici. Dynamica, Pearson Prentice Hall, Amsterdam 2006