Colisiones inelásticas y perfectamente inelásticas… Resolución físico-matemático
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¡Hola querida comunidad de hive, reciban un cordial saludo! Después de varios días sin escribir en este medio, les traigo la continuación de la última publicación choque o colisiones, veamos algunos ejemplos físico-matemáticos.
Imagen realizada con la página web de diseño gráfico y composición de imágenes CanvaRecordando un poco sobre colisiones, es bueno recalcar que existen dos tipos, las elásticas e inelásticas, estas últimas a su vez se dividen en perfectamente inelásticas y simplemente inelásticas. En esta ocasión desarrollaremos problemas de colisiones inelásticas, ya que son las que comúnmente podemos ver en la cotidianidad.
Comenzamos con una colisión perfectamente inelástica, donde se conserva la cantidad de movimiento, las partículas que colisionan quedan pegadas y se mueven a una velocidad común.
Un automóvil de masa 3000 Kg que se desplazaba por la avenida Florencio Jiménez de Barquisimeto a una velocidad de 1,4 m/s choca con otro automóvil de masa 6000 Kg se encuentra estacionado con los frenos sueltos en la mencionada avenida. Si ambos automóviles continúan juntos ¿Cuál será la velocidad después del choque?
Primero que todo organicemos nuestros datos
Analizando el enunciado y de acuerdo con el principio de la conservación de la cantidad del movimiento, tenemos que la suma de las cantidades de movimiento antes del choque es igual a la suma de las cantidades de movimiento después del choque.
Sacamos factor común Vch, nos queda:
Como el automóvil de masa M2 esta inicialmente en reposo, por lo que V2 = 0, quedándonos que:
Vch es la velocidad común después del choque, si despejamos tenemos que:
Sustituimos nuestros valores dentro de la ecuación
Es decir, que la velocidad después del choque es de 0,46 m/s
Ahora, vamos a realizar un problema de colisiones en dos dimensiones.
Ramón se encuentra jugando billar con sus amigos, él desea meter una bola blanca en una buchaca de esquina. Si el ángulo a la buchaca de esquina es de 35°, ¿A qué ángulo θ se desvía la bola tiradora? Supongamos que la fricción y el movimiento rotacional no son importantes y que la colisión es elástica, tomaremos la masa de las bolas como iguales.
Fuente mesa de billarComo la bola 1 es la tiradora y la bola 2 será el blanco, debido a que la bola blanca se encuentra inicialmente en reposo, usaremos la expresión de la conservación de la energía cinética, la cual es:
Pero como m1 = m2 = m, por lo que
Cuando aplicamos la conservación de movimiento nos queda de la siguiente manera
Como m1 = m2 = m podemos cancelar las ecuaciones y si elevamos ambos miembros de la ecuación al cuadrado podremos aplicar el producto punto de un vector
Por lo tanto
Si restamos la ecuación 1 con la anterior, obtenemos que
Si despejamos θ tenemos que
El ángulo en el que la bola se desvía es de 55°, también es importante recalcar que las bolas de billar se mueven perpendicularmente después de la colisión, esto se debe a que ambas bolas tienen la misma masa y una de ellas estaba inicialmente en reposo. Ya para despedirme espero que el tema sea del agrado de los lectores y una vez más los invito a dejar sus comentarios, opiniones y aportes significativos que ayuden a la ampliación del tema y que genere un debate crítico y enriquecedor para la satisfactoria divulgación del conocimiento científico.
Figueroa, D. (2006). Dinámica. Caracas: Douglas Figueroa.
Brett, E & Suárez, W. (2000). Teoría y práctica de física. Caracas: Distribuidora escolar, S.A.
Serway, R & Jewett, J. (2005). Física para Ciencias e Ingenierías, Volumen I. México: International Thomson Editores, S.A
Nota: Todos los diagramas y ecuaciones presentados en esta publicación son diseñados y editados por mi persona utilizando elementos e imágenes del programa Microsoft Power Point.
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Muy agradecida con ustedes @enlace por el apoyo que siempre dan a mis publicaciones
Su post ha sido valorado por @ramonycajal
Gracias @ramonycajal
Saludos @hannymarchan, muy buenos ejemplos de aplicación de las ecuaciones sobre colisiones, sobre todo los ejemplos utilizando el juego de billar son muy demostrativos.
Hola @emiliomoron gracias por leer y comentar esta publicación. las demostraciones y analogías son buenos recuersos para la enseñanza de las ciencias
Saludos amiga @hannymarchan, siempre es un placer leer cada uno de tus extraordinarios artículos, las imágenes ilustrativas son geniales y nos permiten una adecuada comprensión del tema planteado, gracias por seguir compartiendo tus extraordinarios conocimientos con todos nosotros en stem-español. Éxitos.
Querido amigo @rbalzan79 gracias por tus excelentes aportes, para mi es un placer compartir con todos ustedes en esta extraordinaria plataforma.
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