Srazí-li se dvě tělesa při pohybu, vznikají na styčné ploše síly, kterými se mění pohyb těles. Takové střetnutí dvou těles se ve fyzice nazývá ráz těles. K rázům dochází např. při míčových hrách mezi hráčem a míčem nebo při automobilových nehodách apod.
Zákony o rázu těles poprvé uveřejnil lékař a profesor univerzity Pražské Jan Marek Marci ve spise De proporione motus z roku 1639. Tento spis byl dlouhou dobu nepovšimnut a o několik let později na popud Royal Society se stejným problémem zabýval Christian Huygens, John Wallis a Christopher Wren, později i Isaac Newton v Principiích.
Při rázu působí tělesa na sebe navzájem sice jen krátkou dobu, ale zato velkými nárazovými silami, jejichž účinkem se prudce mění rychlosti těles. Při zkoumání jevů, které nastávají při rázech, se omezíme jen na velmi jednoduché případy. Budeme předpokládat, že pohyb těles je posuvný (k případné rotaci nebudeme přihlížet) omezíme se na ráz stejnorodých koulí, při němž nárazové síly leží na přímce procházející těžištěm koulí – tzv. středový náraz, a že rychlosti obou koulí před rázem leží na přímce procházející středy obou koulí – tzv. přímý ráz. Výsledek rázu závisí na tom, zda se srazí plastické nebo pružné koule. Podle toho dělíme rázy na nepružné a pružné. Jak poznat, zda je těleso dokonale pružné nebo dokonale nepružné? Existuje jednoduchý způsob, jak prozkoumat pružnost předmětu. Jestliže pustíme např. míč na tvrdou zem, pak dokonale pružný míč se odrazí zpět do téměř stejné výšky a dokonale nepružný míč zůstane ležet na zemi.
Nepružný ráz
Uvažujeme dvě plastické koule o hmotnostech m1, m2, které se pohybují po téže přímce rychlostmi v1, v2 téhož směru. Při srážce vznikají na styčné ploše síly, kterými se koule deformují. Protože u plastických koulí je deformace trvalá, zůstanou po rázu obě koule u sebe a budou se pohybovat společnou rychlostí v.
Nepružný ráz.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Pro koule platí zákon zachování hybnosti, podle něhož je součet hybností před rázem rovný hybnosti po rázu. Platí tedy
Hybnost koulí před rázem i po rázu leží v téže přímce a mají stejný směr. Vztah pro rychlost snadno vypočítáme
Kinetická energie po rázu je menší než součet kinetických energií před rázem. Nárazové síly při rázu konají práci spojenou s deformací koulí, přičemž části kinetické energie přejde ve vnitřní energii koulí.
Dokonale pružný ráz
Srazí-li se dvě dokonale pružné koule, probíhá ráz ve dvou fázích. V první fázi se koule deformují vlivem nárazových sil a po velmi krátkou dobu se pohybují společnou rychlostí v. Část kinetické energie se přitom změní na potenciální energii pružnosti. Protože však jsou koule dokonale pružné, vrátí se opět do původního tvaru, odskočí od sebe a pohybují se rychlostmi v´1, v´2. Potenciální energie pružnosti se opět přemění na kinetickou energii.
Při pružném rázu platí zákon zachování hybnosti i zákon zachování mechanické energie.
Odtud plynou zajímavé důsledky: Jestliže mají koule stejnou hmotnost, je rychlost v´1 = v2 a naopak, tj. koule si při rázu vymění rychlosti. Jestliže je navíc druhá koule před rázem v klidu, první se zastaví a druhá se bude pohybovat rychlostí v1.
