Características y tipos de choques en sistemas aislados
1.
2. CHOQUES
Las manifestaciones de la conservación de cantidad de movimiento son más
claras en el estudio de choques dentro de un sistema aislado de cuerpos. Se dice que
el sistema es aislado, cuando no actúan fuerzas externas sobre ninguna de sus partes.
Las leyes que describen las colisiones fueron formuladas por John
Wallis, Christopher Wren y Christian Huygens, en 1668.
Cuando dos objetos realizan una colisión, entre dichos objetos se producen
fuerzas recíprocas de interacción y se dice que los objetos constituyen un sistema
físico. Por otra parte, si las únicas fuerzas que intervienen son las fuerzas recíprocas
se dice que el sistema está aislado.
3. Sobre la superficie terrestre no es posible obtener un sistema
completamente aislado, pues todos los objetos están sometidos a fuerzas
exteriores, tales como la fuerza de fricción o la fuerza de gravedad. Sin
embargo se admiten como sistemas aislados los que están formados por
objetos que se mueven horizontalmente sobre colchones de aire, capas de gas
o superficies de hielo pues en estos casos el roce es mínimo y la fuerza
resultante que actúa sobre los objetos que constituyen el sistema es nulo.
4. CARACTERÍSTICAS EN LOS
CHOQUES
1) Los dos cuerpos pueden desintegrarse en pedazos
2) Puede haber una transferencia de masa
3) Las dos masas se pueden unir para formar una sola
4) Las masas pueden permanecer invariables. Aun en este caso hay
diversas posibilidades. Los cuerpos pueden permanecer
completamente inalterados, como cuando chocan dos bolas de
billar, o bien se pueden deformar, como cuando chocan dos
automóviles.
5. COLISIONES ELÁSTICAS
Cuando una bola de billar en movimiento choca de frente con otra en
reposo, la móvil queda en reposo y la otra se mueve con la rapidez que
tenía la primera. los objetos chocan rebotando sin deformación
permanente y sin generación de calor. Cualesquiera que sean los
movimientos iniciales, sus movimientos después del rebote son tales que
tienen el mismo momento total. En un choque elástico en una dimensión,
las velocidades relativas de las dos partículas son constantes.
6. Cuando hay rebote se produce una consecuencia interesante de la
conservación del momento. Considere una bola de golf que choca con una
bola de boliche que se encuentra en reposo. Si el choque es perfectamente
elástico, tal manera que la pelota de golf rebote con sólo una pequeñísima
pérdida de rapidez, la bola de boliche retrocede con casi el doble del momento
que la pelota de golf incidente. Esto es congruente con la ley de la
conservación del momento, porque si el momento inicial de la pelota de golf
es positivo, entonces, después del rebote, es negativo.
7. COLISIONES EN DOS
DIMENSIONES
Dos objetos realizan una colisión de dos dimensiones o bidimensional, cuando antes y
después de la colisión los objetos tienen libertad de moverse en un plano, según
direcciones diferentes. Experimentalmente puede comprobarse que la ley de conservación
de la cantidad de movimiento es válida también para choques bidimensionales. En este
tipo de choques las velocidades inicial y final no están en una sola recta. Las cantidades
iniciales de movimiento de las partículas en la colisión se pueden descomponer en dos
componentes mutuamente perpendiculares, y Los componentes totales x e y deben
satisfacer por separado la condición de conservación.
El momento neto antes y después de cualquier choque permanece inalterable,
inclusive cuando los objetos que chocan se muevan con ciertos ángulos entre ellos. Para
expresar el momento neto al considerar diferentes direcciones, se requiere una técnica
denominada adición vectorial.
8. El momento de cada objeto se expresa como un vector; el
momento neto se encuentra combinando los vectores en forma
geométrica. Una bomba que durante su caída explota en dos
fragmentos. Los valores de momento de los fragmentos se combinan
por adición vectorial para igualar el momento original de la bomba en
caída.