Az ütközések egyszerűbb esetei, amikor nem túl bonyolult belső szerkezetű testek ütköznek, például tömör golyók. Az ilyen ütközések lefolyása az alábbi szakaszokra bontható:
| 1. fázis | Közeledés | A testek egymás felé haladnak, közelednek; de ezalatt még nincs közöttük kölcsönhatás |
| Egy adott pillanatban a testek találkoznak, összeérnek | ||
| 2. fázis | Deformáció | Az ütköző testek elkezdenek deformálódni, egyre növekvő mértékben |
| Egy pillanatra a deformáció eléri maximális mértékét | ||
| 3. fázis | Relaxáció | Az eddig kialakult deformáció részben vagy egészben visszaalakul (szélsőséges esetben semennyire sem alakul vissza) |
| A testek egy pillanatban szétválnak (vagy összetapadva maradnak és nincs 4. fázis) | ||
| 4. fázis | Távolodás | A testek távolodnak egymástól; ezalatt már megint nincs közöttük kölcsönhatás |
Mindez ábrán:
Ütközések vizsgálatánál általában az ütköző testek összességét tekintjük a vizsgálandó rendszernek.
A lendület viselkedése
Az ütköző testek összes lendülete mindenféle ütközésben megmarad, mert az ütköző testek ugyan egymásra jelentős erőket fejthetnek ki, de ezek, mint belső erők, Newton III. törvénye alapján mindig párosával lépnek fel, emiatt ezen az erő-ellenerő pároknak a
\[\vec{F}\cdot \Delta t=\Delta \vec{p}\]
lendületváltoztató hatásai pont kioltják egymást. Persze a rendszer összes lendülete csak akkor nem változik, ha:
- a rendszerre az ütközés alatt nem hatnak külső erők
- vagy a rendszerre ható külső erők kioltják egymást
- vagy az ütközés igen rövid \(\Delta t\) időtartama alatt az \(F_{\mathrm{k}}\) külső erő \(F_{\mathrm{k}}\cdot \Delta t\) erőlökése csak elhanyagolhatóan kicsi lendületváltozást okoz
Tehát a lendületmegmaradás (impulzusmegmaradás) szempontjából az ütközések "egyformák"; az összes lendület mindig megmarad:
\[\Sigma \vec{p}=\mathrm{állandó}\]
A lendület vektromennyiség, tehát lendületmegmaradás számításakor az irányokat is figyelembe kell venni.
A mozgási energia viselkedése
Ütközések elején a résztvevő testeknek van valamennyi összes mozgási energiája. Az ütközés végére az összes mozgási energia:
- vagy azonos a kezdetivel (tehát konzerválódott, megmaradt)
- vagy kevesebb, mint a kezdeti összes mozgási energia
Ez utóbbi esetben a kezdetben meglévő összes mozgási energia egy része (a disszipatív erők munkavégzése révén) "hővé alakul", vagyis szétszóródik sok-sok részecskére, és rendezetlen mozgási energia fornájában lesz jelen a továbbiakban. Vagyis az ütköző testek összes (rendezett) mozgási energiája valamennyivel csökken, és a csökkenés mértékével megnövekszik a testek belső energiája, azaz a végére kissé felmelegszenek az ütköző testek (vagy maradandó deformáció formájában a részecskéik közötti potenciális energiaként lesz jelen némi energia).
Az első típusú ütközést rugalmasnak hívjuk, a másodikat rugalmatlannak. Néha használják a "tökéletesen rugalmas" kifejezést, de ebben a tökéletes jelző felesleges szó, hiszen a rugalmas eleve azt jelenti, hogy a kezdeti összes (rendezett) mozgási energia a végére teljesen, tehát tökéletesen visszaalakul (rendezett) mozgási energiává.
Rugalmas ütközésre példa a gázmolekulák kisebb sebességgel történő ütközése, amikor is az ütközés még nem képes gerjeszteni egyik molekula egyik elektronját sem. Csak közelítőleg tekinthető rugalmasnak az üveggolyók, billiárdgolyók ütközése.
Ugyanis ezekben a "valódi" (nem ideális) makroszkopikus ütközésekben a deformáció során átalakult energia sosem maradéktalanul alakul vissza mozgási energiává, hanem több-kevesebb része mindig disszipációt szenved el, azaz rendszertelenül szétszóródva "hővé alakul". Rugalmas ütközés akkor következne be, ha az ütközés során zajló kölcsönhatásban szigorúan csak konzervatív erők ébrednének. Például két test úgy ütközne, hogy közöttük egy ideális (disszipációmentes, veszteségmentes) rugó biztosítaná a kölcsönhatást, ami az ütközés során a deformációja révén energiát tárolna el (rugalmas energiát), majd a relaxáció (visszaalakulás) során ezt az eltárolt energiát maradéktalanul vissza is adná, méghozzá rendezett mozgási energia formájában. Vagyis az ütköző testek az atomjaik egyirányú sebessége (vagy szögsebessége) formájában kapnák vissza a rugóban eltárolt összes energiát, nem pedig annak egy részét az atomjaik rendezetlen, véletlenszerű, össze-vissza irányú sebességeként, amitől is az atomok rendezetlen hőmozgása nőne meg (vagyis az ütköző testek belső energiája növekedne).
Rugalmatlan ütközésre példa a gázmolekulák nagyobb sebességgel történő ütközése (amikor a kezdeti mozgási energia egy része arra fordítódik, hogy az egyik gázmolekulát gerjessze; ezáltal a szétrepülés során az ütközésben részt vett molekulák összes mozgási energiája ). Ez történik a gázkisüléses fényforrások (fénycső, kompakt izzó) működése során. A rugalmatlan ütközés hatására gerjesztődött molekulák a felvett energiát hamarosan kisugározzák elektromágneses hullámok (fotonok, azaz látható fény, infravörös vagy ultraibolya sugárzás) formájában:
Rugalmatlan továbbá bármilyen, többé-kevésbé képlékeny anyagú test ütközése (gyurma), illetve minden maradandó alakváltozással járó ütközés, például a puha ólomból készült tárgyak ütközése, vagy egy homokzsák. Hétköznapi példa rugalmatlan ütközésre az autók nagyobb sebességgel történő karambolozása, amikor a karosszéria maradandó deformációt szenved el, egyszóval összegyűrődik:
Az, hogy a kezdeti mozgási energia a maradandó deformáció miatt a végére jelentősen csökken, az a mechanikai energiák szempontjából veszteségnek számít (márpedig a veszteségszó valami rossz dolgot sugall). Pedig nagyon nincs ez így. Ugyanis minél több energia tárolódik el a maradandó deformációban, annál kevesebb lesz az ütközés végén a "szétrepülő" testek (rendezett) mozgási energiája. Vagyis annál kisebb sebességük lesz, amikor az ütközés után (immár irányíthatatlanul) folytatják útjukat. Vagyis a járművek esetében a maradandó deformáció miatti mechanikaienergia-veszteség kimondottan előnyös: az autókat olyanra tervezik, hogy ütközés során az "összegyűrődésük minél inkább elnyelje" a kezdeti hatalmas mozgási energiát, hogy ezzel "lecsitítsa az ütköző feleket".Képzeljük el, mi történne, ha két, az úton szemben haladó autó rugalmasan ütközne! Az egyszerűség kedvéért haladjanak kezdetben azonos sebességgel, és legyenek azonos tömegűek. Akkor az ütközés után (mint két szembelökött billiárdgolyó) visszalökődnének, szétugranának, méghozzá a kezdeti sebességükkel! Vagyis a mögöttük jövő autók is ütközésre lennének kárhoztatva. Persze közben az autók óriási sebességváltozásai miatt az utasoknak is nagy sebességváltozást kellene elszenvedniük, aki
\[a=\frac{\Delta v}{\Delta t}\]
alapján nagy \(a\) gyorsulással is együtt járna, amihez pedig
\[F=m\cdot a\]
alapján jó nagy \(F\) erő szükséges. A belső szerveink azonban nincsenek erősen "kiszíjazva" például a bordáinkhoz, hogy lehessen őket nagy erőkkel rángatni (biztosítva a nagy gyorsulást), így garantáltan leszakadnának, ami viszont már az élettel össszeegyeztethetetlen sérülés.
A rugalmatlan ütközéseken belül külön nevet adtak az olyanoknak, amikor az összeütköző testek végük együtt mozognak, tehát azonos sebességgel, mivel összeakadtak, összetapadtak vagy összeragadtak. Például amikor egy lőfegyver lövedéke a célszemély testében lelassul és megáll (nem jön ki a túloldalon). Az ilyen ütközések neve: tökéletesen rugalmatlan ütközés. Az elnevezés első ránézésre logikátlan, hiszen mivel a rugalmatlan ütközés azt jelenti, hogy az összes mechanikai energia egy része "hővé alakul", ebből következtetve a tökéletesen rugalmas ütközés azt kellene jelentse, hogy az összes mechanikai energia tökéletesen, azaz teljesen hővé alakul. A látszólag logikátlan elnevezés mögötti logikát az ütközési szám fogalma adja meg, ami nem érettségi tananyag, de itt található róla leírás.
Az ütközések összefoglaló táblázata
| ütközés fajtája | \(\Sigma p\) | \(\Sigma E_{\mathrm{mozg}}\) | |
| rugalmas | állandó | állandó | |
| rugalmatlan | állandó | csökken | |
| tökéletesen | állandó | csökken (de általában nem nullára!) | |