Este documento describe los conceptos fundamentales de los choques mecánicos. Define un choque como la colisión entre dos o más cuerpos que interactúan durante un breve período de tiempo, transmitiendo energía. Explica cómo se miden y caracterizan los choques, y analiza los efectos que pueden producir como daños, deformaciones o fracturas en los objetos, dependiendo de su magnitud y de las propiedades de los materiales. Finalmente, presenta consideraciones sobre cómo prevenir o mitigar los efectos de los choques.

2. • El choque se define como la colisión entre dos o más cuerpos.
• Un choque físico o mecánico es percibido por una repentina
aceleración o desaceleración causada normalmente por un impacto,
por ejemplo, de una gota de agua, aunque también una explosión
causa choque; cualquier tipo de contacto directo entre dos cuerpos
provoca un choque. Lo que mayormente lo caracteriza es la duración
del contacto que, generalmente, es muy corta y es entonces cuando
se transmite la mayor cantidad de energía entre los cuerpos.
• Un choque suele medirse con un acelerómetro. Esto describe un
choque de pulso, como una parcela de aceleración en función del
tiempo. La aceleración se puede tomar en unidades de metro por
segundo al cuadrado. A menudo, por conveniencia, la magnitud de
un choque se mide como un múltiplo de la aceleración de la
(gravedad), g, que tiene un valor de 9,80665 m.s-2 a nivel del mar.
Así, un choque de "20g" es equivalente a aproximadamente 196
m/s2. Un choque puede ser caracterizado por la aceleración máxima,

3. • 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.
• Las fuerzas que se ejercen mutuamente son iguales y de sentido
contrario. Si el choque es elástico se conservan tanto el momento
lineal como la energía cinética del sistema, y no hay intercambio de
masa entre los cuerpos, que se separan después del choque. Si el
choque es inelástico la energía cinética no se conserva y, como
consecuencia, los cuerpos que colisionan pueden sufrir
deformaciones y aumento de su temperatura.

4. • 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:

5. • Esto supone, en el caso especial del choque, que el
momento lineal antes de la interacción será igual al
momento lineal posterior al choque.
•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

6. • 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 sólo 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.

7. •Consideraciones
• Cuando las pruebas de laboratorio, la experiencia sobre
un terreno, o de ingeniería indica que un objeto puede
ser dañado por un choque, debería considerarse tener
algunas precauciones:
• Reducir y controlar la fuente de entrada del choque
(origen).
• Modificar el objeto para mejorar su resistencia o mejorar
el control del choque.
• Usar amortiguadores o algún material que absorba el
golpe (como materiales muy deformables) a fin de
controlar la transmisión del choque sobre el objeto, esto
reduce el pico de aceleración y amplía la duración del
choque.
• Plan de fracasos: Aceptar algunas pérdidas. Tener
sistemas redundantes; utilizar los más seguros; etc.

8. •Choques frontales
• Descripción desde el Sistema de Referencia del
Laboratorio
• Supongamos que la segunda partícula u2=0, está en
reposo antes del choque. La conservación del momento
lineal
• m1u1+m2u2=m1v1+m2v2
• De la definición del coeficiente de restitución e
• -e(u1-u2)=v1-v2

9. • Despejando las velocidades después del choque v1 y v2
• Teniendo en cuenta que la velocidad del centro de masas es
Podemos escribir las expresiones de la velocidad de las partículas
después del choque v1 y v2 de forma más simplificada y fácil de
recordar.
• v1=(1+e)Vcm-eu1
• v2=(1+e)Vcm-eu2
• Si la segunda partícula está en reposo antes del choque, u2=0. Las
velocidades después del choque v1 y v2 serán.
• Descripción desde el Sistema de Referencia del Centro de Masa
• Velocidad de las partículas respecto del Sistema-C antes del choque

10. • La velocidad de ambos objetos después del choque en el
Sistema-C se reducen en un factor e.
• Comprobamos también que se cumple el principio de
conservación del momento lineal en el Sistema-C
• m1·u1cm+m2·u2cm=0
• m1·v1cm+m2·v2cm=0
• Energía perdida en el choque
• La energía perdida en la colisión Q la podemos hallar como la
diferencia de las energías cinéticas después del choque y antes
del choque en el Sistema-L.
• Pero es mucho más fácil calcular esta diferencia en el Sistema-C.

11. • Ejemplo:
• Primera partícula: m1=1, u1=2
• Segunda partícula: m2=2, u2=0
• Coeficiente de restitución: e=0.9
• Principio de conservación del momento lineal
• 1·2+2·0=1·v1+2·v2
• Definición de coeficiente de restitución
• -0.9(2-0)=v1-v2Resolviendo el sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas obtenemos
• v1=-0.53, v2=1.27 m/s
• Energía perdida en la colisión (Sistema-L)
• Calculada mediante la fórmula (Sistema-C)