두 개의 물체가 충돌한 후 한 덩어리가 되어 움직이는 현상은 **완전비탄성충돌(perfectly inelastic collision)**이라고 합니다. 이러한 충돌이 발생하는 이유는 운동량 보존 법칙과 충돌 과정에서의 에너지 손실 때문입니다.
✅ 1. 운동량 보존 법칙
🔹 두 물체가 충돌해도 전체 운동량은 보존됨!
운동량(𝑝)은 다음 공식으로 나타낼 수 있습니다.
p=mvp = mv
즉, 운동량 = 질량 × 속도
충돌 전과 후의 운동량은 항상 같아야 하므로,
두 물체(질량 m1,m2m_1, m_2, 속도 v1,v2v_1, v_2)가 충돌하여 하나의 덩어리(m1+m2m_1 + m_2)가 된다고 하면:
m1v1+m2v2=(m1+m2)vfm_1 v_1 + m_2 v_2 = (m_1 + m_2) v_f
여기서 vfv_f는 충돌 후 한 덩어리가 되어 움직이는 최종 속도입니다.
➡ 즉, 충돌 후 한 덩어리가 되어도 운동량 보존 법칙을 만족할 수 있습니다.
✅ 2. 충돌 중 에너지 손실 (비탄성 충돌이기 때문!)
🔹 탄성 충돌 vs. 비탄성 충돌 비교
충돌 종류특징운동 에너지 보존 여부운동량 보존 여부
| 탄성 충돌 (Elastic Collision) | 충돌 후 물체가 따로 움직임 | ✅ 운동 에너지 보존 | ✅ 운동량 보존 |
| 비탄성 충돌 (Inelastic Collision) | 충돌 후 일부 에너지 손실 | ❌ 운동 에너지 감소 | ✅ 운동량 보존 |
| 완전 비탄성 충돌 (Perfectly Inelastic Collision) | 충돌 후 물체가 하나로 합쳐짐 | ❌ 최대한의 운동 에너지 손실 | ✅ 운동량 보존 |
📌 완전비탄성충돌에서는 운동 에너지의 일부가 열, 소리, 변형 에너지로 손실됨
➡ 충돌 후 두 물체가 하나로 합쳐져 움직이는 형태가 되는 것!
✅ 3. 왜 두 물체가 붙어서 하나가 될까?
🔹 충돌 과정에서 두 물체가 강한 접촉을 하며 변형되기 때문
✔ 두 물체가 충돌하면, 충격으로 인해 물체가 찌그러지거나 표면이 눌리는 등 변형이 발생
✔ 이 과정에서 분자 간 결합력이 증가하거나, 접착력이 생길 수 있음
✔ 특히, 물체가 끈적한 성질을 가지거나 충돌 시 높은 압력을 받으면 더 쉽게 합쳐짐
📌 예시:
- 진흙 덩어리끼리 충돌 → 하나로 붙음
- 달라붙는 공(찰흙 공, 젤리 볼 등)
- 자동차 사고에서 차가 서로 엉겨붙는 경우
➡ 충돌 후 하나로 합쳐지는 이유는 물리적으로 변형이 발생하면서 접촉력이 증가하기 때문!
🎯 결론: 두 물체가 충돌 후 한 덩어리가 되는 이유
✅ 1. 운동량 보존 법칙에 따라 한 덩어리로 움직여도 문제없음
✅ 2. 비탄성 충돌이라 운동 에너지가 손실되면서 두 물체가 합쳐짐
✅ 3. 충돌 시 변형과 접착력이 증가하여 실제로 하나로 붙어버릴 수 있음
📢 즉, 충돌 후 하나로 합쳐지는 것은 '운동량 보존'과 '에너지 손실'이 함께 작용한 결과입니다! 😊