¿Qué es la colisión elástica?

Imágenes de TommL/Getty

Un colisión elástica es una situación en la que múltiples objetos chocan y el total energía cinética del sistema se conserva, en contraste con un colisión inelástica , donde la energía cinética se pierde durante la colisión. Todos los tipos de colisión obedecen a la ley de conservación de impulso .

En el mundo real, la mayoría de las colisiones dan como resultado la pérdida de energía cinética en forma de calor y sonido, por lo que es raro obtener colisiones físicas que sean verdaderamente elásticas. Sin embargo, algunos sistemas físicos pierden relativamente poca energía cinética, por lo que pueden aproximarse como si fueran colisiones elásticas. Uno de los ejemplos más comunes de esto es la colisión de bolas de billar o las bolas en la cuna de Newton. En estos casos, la energía perdida es tan mínima que se pueden aproximar bien suponiendo que toda la energía cinética se conserva durante la colisión.

Cálculo de colisiones elásticas

Una colisión elástica se puede evaluar ya que conserva dos cantidades clave: cantidad de movimiento y energía cinética. Las siguientes ecuaciones se aplican al caso de dos objetos que se mueven uno con respecto al otro y chocan a través de una colisión elástica.

metro ₁= Masa del objeto 1
metro ₂= Masa del objeto 2
en _1i = Inicial velocidad del objeto 1
en _2i = Velocidad inicial del objeto 2
en _1f = Velocidad final del objeto 1
en _2f = Velocidad final del objeto 2
Nota: Las variables en negrita arriba indican que estas son la velocidad vectores . El impulso es una cantidad vectorial, por lo que la dirección es importante y debe analizarse utilizando las herramientas de matemáticas vectoriales . La falta de negrita en las siguientes ecuaciones de energía cinética se debe a que es una cantidad escalar y, por lo tanto, solo importa la magnitud de la velocidad.
Energía cinética de una colisión elástica
k _i= Energía cinética inicial del sistema
k _F= Energía cinética final del sistema
k _i= 0.5 metro ₁ en _1i²+ 0.5 metro ₂ en _2i²
k _F= 0.5 metro ₁ en _1f²+ 0.5 metro ₂ en _2f²
k _i= k _F
0.5 metro ₁ en _1i²+ 0.5 metro ₂ en _2i²= 0.5 metro ₁ en _1f²+ 0.5 metro ₂ en _2f²
Cantidad de movimiento de una colisión elástica
PAGS_i = Momento inicial del sistema
PAGS_F = Momento final del sistema
PAGS_i = metro ₁* en _1i + metro ₂* en _2i
PAGS_F = metro ₁* en _1f + metro ₂* en _2f
PAGS_i = PAGS_F
metro ₁* en _1i + metro ₂* en _2i = metro ₁* en _1f + metro ₂* en _2f

Ahora puede analizar el sistema desglosando lo que sabe, conectando las diversas variables (¡no olvide la dirección de las cantidades vectoriales en la ecuación del momento!) y luego resolviendo las cantidades o cantidades desconocidas.