Colisiones y momentum
Si eres un fanático de los deportes, has visto muchas colisiones. Estas colisiones ocurren entre jugadores, pero también entre una pelota de béisbol y un bate, una pelota de tenis y una raqueta, y una pelota de fútbol y el pie del pateador. Todas estas son colisiones porque dos o más objetos entraron en contacto entre sí.
Durante una colisión, los objetos que entran en contacto entre sí se consideran un sistema. Y como aprendimos en otra lección, este sistema sigue la ley de conservación de la cantidad de movimiento , que establece que la cantidad de movimiento de un sistema no cambia cuando no hay fuerzas externas que actúen sobre él.
El impulso del sistema en general no cambia, pero eso no significa que los momentos de los componentes individuales del sistema no cambien. Todo lo contrario es cierto: las diferentes partes que componen el sistema tienen un cambio en el momento, pero son iguales en magnitud y opuestas en dirección, por lo que se cancelan entre sí.
Colisiones elásticas
Hay dos tipos de colisiones con las que debe familiarizarse. El primero es una colisión elástica . Esto es cuando los objetos chocan sin deformación permanente y sin generar calor. Piense en una banda elástica: puede estirarla y tirar de ella todo lo que quiera, pero una vez que la suelta, vuelve a su forma y tamaño originales. Lo mismo es cierto para las colisiones elásticas: los objetos salen ilesos de la colisión, como si nunca hubieran chocado.
Puedes ver este tipo de colisión cuando juegas al billar. Golpear la bola blanca la envía a través de la mesa hacia otra bola, y cuando choca con la segunda bola, la pone en movimiento. El impulso de la bola blanca se transfiere a la segunda bola, pero ninguna bola se deforma permanentemente. Cada bola tiene el mismo aspecto que tenía antes de la colisión; se acaban de mudar a diferentes lugares de la mesa.
Los objetos que chocan en una colisión elástica transfieren impulso si viajan en la misma dirección, pero cuando viajan en direcciones opuestas, rebotarán cuando se encuentren. Puede intentar esto en casa dejando caer una pelota que rebota en el suelo. Cuando golpea el suelo, rebota en el aire con el mismo impulso que antes.
Las colisiones perfectamente elásticas son un poco ideales. En la mayoría de los casos, se genera algo de calor cuando las bolas de billar chocan o la bola que se deja caer golpea el suelo. Pero dado que los objetos conservan su forma después de la colisión, podemos usar este término para describir este tipo de colisión en el mundo real.
Colisiones inelásticas
El otro tipo de colisión que puede ocurrir es una colisión inelástica . Esto es cuando los objetos se deforman o se pegan. El momento aún se conserva en estas situaciones, pero esta vez los objetos no escapan ilesos de la colisión. Y a diferencia de las colisiones elásticas, las colisiones inelásticas emiten bastante calor cuando los dos objetos se juntan.
Las colisiones inelásticas ocurren todo el tiempo entre autos en la carretera. Durante una colisión frontal, dos autos se juntan desde direcciones opuestas y ambos autos tienen un cambio en el impulso porque se detienen. Sin embargo, debido a que los autos viajaban en direcciones opuestas, el impulso del sistema es el mismo antes y después de la colisión. Después de la colisión, la cantidad de movimiento del sistema es cero porque ninguno de los automóviles se mueve. Pero también es cero antes de la colisión porque las direcciones opuestas de viaje se anulan entre sí. Es como si un automóvil viajara a 25 km / h mientras que el otro viaja a -25 km / h.
También pueden ocurrir colisiones inelásticas para objetos que viajan en la misma dirección. Digamos que en lugar de una colisión frontal, un automóvil choca por detrás con el otro. En este caso, el impulso también se conserva porque cuando los dos coches chocan, se convierten en un sistema. Sin embargo, no es realista esperar que los autos salgan de esta situación sin una deformación permanente, por lo que definitivamente se trata de una colisión inelástica.
Resumen de la lección
Cuando dos o más objetos entran en contacto entre sí, tenemos una colisión . Los objetos que chocan se consideran un solo sistema y, por lo tanto, siguen la ley de conservación del momento .
Hay dos tipos de colisiones que ocurren: elásticas e inelásticas . Las colisiones elásticas son cuando los objetos no se deforman permanentemente y no se genera calor a partir de la colisión. Las colisiones inelásticas son cuando los objetos se pegan entre sí o se deforman permanentemente.
Las colisiones elásticas perfectas son raras porque normalmente se genera algo de calor durante una colisión. Sin embargo, como se ve con las bolas de billar que chocan, la colisión no causa ningún daño permanente a los objetos involucrados.
Por el contrario, las colisiones inelásticas causan daños permanentes, que vemos con demasiada frecuencia cuando los automóviles chocan en la carretera. En cualquier caso, el impulso se conserva porque aunque el impulso de las partes individuales del sistema cambia, estos cambios son iguales y opuestos, por lo que se cancelan para el sistema como un todo.
Los resultados del aprendizaje
Con el conocimiento que desarrolle al estudiar esta lección, podría:
- Recuerde que las colisiones siguen la ley de conservación del impulso.
- Arroje luz sobre lo que sucede durante las colisiones elásticas e inelásticas
- Proporcionar ejemplos de colisiones elásticas e inelásticas.
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