Colisiones

Las colisiones rigen nuestra vida cotidiana y son generalmente en dos o tres dimensiones, por ejemplo cuando dos imanes interactúan, o cuando jugamos billar (colisión elástica) en dos dimensiones, o cuando se produce un choque en la ciudad, un accidente aéreo, accidentes automovilísticos, una raqueta y una pelota de tenis; un bate y una pelota de tenis; dos bolas de billar; un martillo y un clavo, un vagón en movimiento, etc.  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.     Por ejemplo aqui, la cantidad de movimiento antes de disparar es cero. Después de disparar, la cantidad de movimiento total sigue siendo cero porque la cantidad de movimiento del rifle es igual y opuesta a la cantidad de movimiento de la bala.

https://drive.google.com/file/d/1kCMbme4sJ6-rF0CQ8QXZMtxqR-7q_L6V/view?usp=sharing  

Una col isión perfectamente inelástica, también conocida como  colisión  completamente  inelástica, es aquella en la que  se pierde  la máxima cantidad de  energia  cinetica  durante una colisión, lo que la convierte en el caso más extremo de colision  inelastica  .  Aunque la energía cinética no se conserva en estas colisiones, la cantidad  de  movimiento  se conserva y puede utilizar las ecuaciones de la cantidad de movimiento para  comprender el comportamiento de los componentes de este sistema.  Supón que dos tranvías parecidos viajan en direcciones opuestas con la misma rapidez. Chocan y rebotan sin ninguna pérdida en la rapidez. Este choque es  perfectamente elástico   porque no se pierde energía.  En realidad, los ejemplos de choques perfectamente elásticos no forman parte de nuestra experiencia diaria. Algunos choques entre átomos en los gases son ejemplos de choques perfectamente elásticos. Sin embargo, en mecánica hay algunos ejemplos de choques en donde la pérdida de energía

Algunos antecedentes sobre colisiones: debido a que tanto estudiantes como profesores poseemos una gran carga conceptual que se ha desarrollado con el tiempo, la historia y la cultura, se da espacio a una breve historia sobre las colisiones. La física de colisiones nació en plena revolución del siglo XVII. Pero en  física de René  Descartes (1596-1650), sin vacío ni interacciones a distancia, donde materia y extensión eran sinónimos, la única forma posible de interacción entre los cuerpos era a través de un contacto directo (choque o colisión). También podemos encontrar que el  precursor de la nueva corriente científica del siglo XVII, fue Marcus Marci quien en Física realizó importantes contribuciones en óptica. Pero sin duda su libro más importante fue el De proportionemotus (1639) que contiene la primera teoría de colisiones entre cuerpos, dando detalladas descripciones de distintos experimentos realizados por él. En 1668, la Real Sociedad de Londres propuso a la consideración de lo

Colisiones Inelásticas Las colisiones inelásticas se caracterizan por una perdida en la energía cinética, podemos representar por e, la fracción de la velocidad relativa final entre la inicial, o sea:  Las colisiones inelásticas son perfectas, son aquellas en las cuales no hay pérdida de  energía cinética (KE siglas en inglés) en la colisión. Las colisiones macroscópicas son generalmente inelásticas y no conservan la energía cinética, aunque por supuesto se conserva el total de la energía. La colisión inelástica extrema es aquella en el que los objetos que chocan permanecen juntos después de la colisión, y este caso puede ser analizado en términos generales:     Perdida en la Colisión Inelástica:

 Cuando después de un choque de dos o más cuerpos, éstos no presentan deformaciones nos referimos a un choque elástico  Probablemente durante el choque haya podido existir alguna deformación, pero después, recuperan su aspecto anterior  Un ejemplo típico de colisión elástica lo constituye el choque de las bolas de billar. Puesto que éstas son rígidas, no cambian de forma, por lo tanto, las fuerzas internas no hacen trabajo  En ésta imagen se representa una colisión entre las bolas de billar, es elástico. Durante un choque elástico se conserva el movimiento lineal y la energía cinética  Fórmulas:  Conservación del momento:   m 2 u 2  =m 2 v 2 +m 3 v 3 Conservación de energía cinética:  Para colisiones frontales:  Video de Ejemplo:   https://www.youtube.com/watch?v=t45yuDsaCr4

L a segunda ley de Newton, la fuerza neta sobre un objeto es igual a la rapidez de cambio de la cantidad de movimiento:   Esta ecuación se aplica a cada uno de los objetos que chocan. Si multiplicamos ambos lados por el intervalo de tiempo ∆t, obtenemos: Podemos ver que el cambio total de la cantidad de movimiento es igual al impulso. Dicho concepto ayuda mucho cuando se trata de fuerzas que actúan durante un intervalo de tiempo corto, como cuando un bate pega a una pelota de béisbol, donde la fuerza no es constante y su variación a través del tiempo suele ser una parábola del tipo: La fuerza promedio Fm actúa sobre un intervalo de tiempo ∆t. Comunica el mismo impulso (Fm∆t) que la fuerza real.

Es c uando dos o más cuerpos se aproximan entre sí ,  entre ellos actúan fuerzas internas que hacen que su momento lineal y su energía varíen ,  produciéndose un intercambio entre ellos de ambas magnitudes .  En este caso se dice que entre los cuerpos se ha producido una colisión o choque .  Para que se produzca una colisión ,  no es necesario que los cuerpos haya estado físicamente en contacto en un sentido microscópico; basta que se aproximen lo suficiente como para que haya habido interacción entre ellos . La característica fundamental de una colisión es que las fuerzas que determinan lo que ocurre durante la misma son únicamente fuerzas internas  .  Como consecuencia de esto ,  la velocidad del centro de masas del sistema durante la colisión va a ser constante ya que la aceleración del centro de masas es producida únicamente por las fuerzas externas que actúan sobre el sistema . En una colisión de dos objetos ordinarios ,  ambos se deforman ,  con bastante frecuencia ,  a causa de