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Dinámica

Una colisión conserva el momento, y el coeficiente de restitución fija el rebote

Momento m₁u₁+m₂u₂=m₁v₁+m₂v₂, restitución e=separación/aproximación, elástica vs inelástica, KE retenida (1+e²)/2

Dos objetos chocan. El momento total siempre se conserva en la colisión, y cuánto rebotan lo fija un número, el coeficiente de restitución e, de e=1 (perfectamente elástico) a e=0 (se pegan).

La bola 1 se acerca a la bola 2 en reposo. La rapidez relativa con que se acercan es la rapidez de aproximación. Arrastra v: en una colisión elástica de masas iguales, las dos intercambian velocidades.

Aun con masas distintas, el momento total antes y después es el mismo. Arrastra la razón de masas: las velocidades después cambian, pero el total de las barras de momento se mantiene (no hay fuerza externa).

El coeficiente de restitución e mide el rebote: e = rapidez de separación ÷ rapidez de aproximación. Arrastra e y la rapidez de separación se vuelve e veces la de aproximación (e=1 rebota igual, e=0 se pega).

Elige el tipo de colisión. Perfectamente elástica (e=1) hasta conserva la energía cinética, inelástica (0<e<1) pierde algo, y perfectamente inelástica (e=0) se pega y pierde lo máximo. El momento se conserva en todos los casos.

Arrastra e para ver cuánta energía cinética sobrevive. En un choque frontal de masas iguales la fracción que sobrevive es (1+e²)2, así que e=1 la conserva toda y e=0 solo la mitad, y el resto se dispersa en calor, sonido y deformación.

En la prácticaEn resumen, en una colisión el momento total siempre se conserva mientras no haya fuerza externa (m₁u₁ + m₂u₂ = m₁v₁ + m₂v₂). Cuánto rebotan lo fija el coeficiente de restitución e = rapidez relativa de separación ÷ rapidez relativa de aproximación. e=1 es perfectamente elástica (energía cinética conservada), e=0 es perfectamente inelástica (se pegan, pérdida máxima), y en medio es parcialmente elástica. Las velocidades después de una colisión salen de resolver juntas la ecuación de momento y la de restitución. La clave es que el momento siempre se conserva, pero la energía cinética solo cuando e=1. Para un choque frontal de masas iguales la fracción de energía cinética que sobrevive es (1+e²)2. Desde la próxima lección pasamos de un punto a un cuerpo rígido que gira, describiendo la rotación con posición angular, velocidad angular y aceleración angular.
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