Colisiones Idealmente Elasticas

Introducción

Las colisiones rigen nuestra vida cotidiana y son generalmente en dos o tres dimensiones, por ejemplo cuando dos imanes interactúan, o cuando se produce un choque en la ciudad, un accidente aéreo, las colisiones las vemos usualmente en nuestra vida habitual, por ejemplo, en un partido de beisbol cuando los jugadores batean la pelota, asimismo cuando vamos a pasar el tiempo jugando billar y necesitamos que sólo una bola choque con otra para ganar la partida.

Las colisiones llevan consigo una fuerza, la cual es conocida como impulso y se pueden dar en dos o tres dimensiones, como por ejemplo, cuando se produce un choque entre autos en la ciudad.

Definimos colisión como la interacción entre dos o más cuerpos en el espacio que tiene lugar en un intervalo corto de tiempo y en una región delimitada en el espacio.

La cantidad de movimiento se define como el producto de la masa del cuerpo y su velocidad en un instante determinado.

La ley de la cantidad de movimiento es realmente útil cuando se habla de colisiones ya que en ella se postula que en un sistema aislado la cantidad de movimiento se conserva, lo cual significa que la cantidad de movimiento total de todo sistema cerrado (o sea uno que no es afectado por fuerzas exteriores) permanece constante en el tiempo.

Al cambio de la cantidad de movimiento de un cuerpo movido por una fuerza impulsiva, es igual al

Impulso. Tanto el impulso como la cantidad de movimiento son vectores y ambos tienen las mismas unidades y dimensionen en otras palabras se define el impulso recibido por un cuerpo como la variación de la cantidad de movimiento durante un período dado.

Colisiones en una dimensión: El termino colisión es usado para representar un evento durante el cual dos partículas se acercan entre si e interactúan por medio de fuerzas. El intervalo durante el intervalo durante el cual las velocidades de las partículas cambian de valores iníciales al final, se supone que es corto. Se supone que las fuerzas de interacción san mucho mayores que cualesquiera otras fuerzas externas presentes. En una colisión puede intervenir un contacto físico entre dos elementos macroscópicos; cuando dos partículas de masas m1 y m2 chocan las fuerzas impulsivas pueden variar en el tiempo en formas complicadas. Cualquiera que sea la complejidad del comportamiento en tiempo de las fuerzas de interacción; Sin embargo esta fuerza es interna al sistema de 2 partículas. En consecuencia las 2 partículas forman un sistema aislado y la cantidad del movimiento del sistema debe aislarse; allí se tiene que la energía cinética total del sistema de partículas, puede o no conservarse, el hecho de que se conserve o no la energía cinética, se emplea para clasificar la colisión como elástica o inelástica.

Una colisión elástica entre dos objetos es una en la que la energía cinética total así como la cantidad total de movimiento de todo el sistema es la misma antes y después de la colisión. Estas colisiones se dan entre objetos del mundo macroscópico, como ejemplo bolas de billar, son solo aproximadamente elásticas porque ocurre una deformación y pérdida de energía cinética.

Los movimientos de los cuerpos después de una colisión pueden calcularse siempre, a partir de sus movimientos anteriores a la misma, si se conoce la fuerza que actúa durante ella y si se pueden resolver las ecuaciones de movimiento. A menudo estas fuerzas no se conocen. Sin embargo, el principio de la conservación de la cantidad de movimiento debe ser válido durante la colisión. Aunque no conozcamos los detalles de la interacción, en muchos casos podemos utilizarlo para predecir los resultados de la colisión.

Todos los cuerpos que presentan un movimiento, tienen la característica de presentar un ímpetu, o momento, cuando un cuerpo se encuentra acelerado, es porque hay una fuerza externa que ha provocado una aceleración, es por ello que podemos decir que el cuerpo ha sido impulsado.

El impulso corresponde a la fuerza que se aplicó a un cierto cuerpo para que este se desplazase, por lo que podemos decir que el impulso es una magnitud vectorial, la cual está dada por: I=F*∆t El momento, ímpetu o cantidad de movimiento, es una magnitud vectorial, al igual que el impulso, está dado por: P=∆mv Y bien si sabemos que: I=F*∆t F=ma F=m∆v/∆t F∆t=∆mv Entonces: I=P1-P2 I=∆P

Colisiones de la Física

En una colisión intervienen dos objetos que ejercen fuerzas mutuamente. Cuando los objetos están muy cerca entre si o entran en contacto, interaccionan fuertemente durante un breve intervalo de tiempo. Las fuerzas de éste tipo reciben el nombre de fuerzas impulsivas y se caracterizan por su acción intensa y breve. Un caso de este tipo de interacción, por ejemplo, es la colisión de dos carros que lleven montados parachoques magnéticos. Estos interactúan incluso sin llegar a tocarse, es lo que se considera colisión sin contacto. La Ley de Newton Según la segunda ley de Newton la fuerza es igual a la variación del momento lineal con respecto al tiempo. Si la fuerza resultante es cero, el momento lineal constante. Ésta es una ley general de la Física y se cumplirá ya sea el choque elástico o inelástico. En el caso de un choque. Esto supone, en el caso especial del choque, que el momento lineal antes de la interacción será igual al momento lineal posterior al choque. Para caracterizar la elasticidad de un choque entre dos masas se define un coeficiente de restitución.

Efectos del Choque La mecánica de choque tiene el potencial de dañar, deformar, etc.

Un cuerpo frágil se puede fracturar. Por ejemplo, dos copas de cristal pueden romperse en caso de colisión una contra el otra. Una cizalla en un motor está diseñada para la fractura con cierta magnitud de choque. Un objeto dúctil se puede doblar por una conmoción (deformar). Por ejemplo, una jarra de cobre se puede curvar cuando cae en el suelo. Algunos objetos no se dañan por un único choque, pero si se produce fatiga en el material con numerosas repeticiones de choques de bajo nivel. Un efecto de choque puede resultar con daños menores, que pueden no ser críticos para su uso. Sin embargo, daños menores acumulados de varios efectos de choques, eventualmente resultarán en que el objeto sea inutilizable. Un choque puede no producir daño aparente de inmediato, pero podría reducir la vida útil del producto: la fiabilidad se reduce. Algunos materiales como los explosivos se pueden detonar con mecánicas de choque o impacto.

Cuando dos objetos realizan una colisión, entre dichos objetos se producen fuerzas recíprocas de interacción

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