Secundaria Fuerzas generadas en el choque

[DavidRodr11]

Cuando un objeto a velocidad constante choca con uno que está en reposo, ¿que fuerzas se producen?
Por ejemplo si un coche circula a 30m/s suponiendo un rozamiento nulo y por lo tanto aceleración 0, y choca con otro coche que esta en reposo, ¿que fuerzas se producen si ningun coche tenia aceleración?

[skynet]

Re: Fuerzas generadas en el choque

durante la colisión las fuerzas son de repulsión electrostática .... los campos electricos de los electrones exteriores de los atomos que se encuentranen la superficie de contacto de uno de los coches interactúan con los del otro coche.

[DavidRodr11]

Re: Fuerzas generadas en el choque

Vale gracias.
Y hay alguna forma de medir cual es la fuerza wue se genera y a que velocidad ira cada objeto después del choque??

[Alriga]

Re: Fuerzas generadas en el choque

Para estudiar choques se utiliza la conservación del momento lineal y la conservación de la energía:

* La conservación de la energía total si el choque no es perfectamente elástico mediante el concepto de coeficiente de restitución

* O la conservación de la energía cinética si el choque es perfectamente elástico) y también se utiliza el concepto de impulso

Saludos.

[Richard R Richard]

Re: Fuerzas generadas en el choque

Hola David, esa pregunta simple , tiene varios aspectos a tener en cuenta. Vayamos por partes

Un choque en mecánica clásica es una interacción que sucede casi instantáneamente, la fuerza que hace un objeto sobre otro se aplica en breves instantes.

Además hay que considerar que sucede con los objetos luego de chocar, ejemplo se deforman?, quedan unidos? rebotan?, cada uno de estos casos se analiza distinto.

Supón un objeto de masa m que chocan con otro de masa M más grande, el objeto m tiene velocidad v y el otro velocidad V (también puedes suponer que uno tiene velocidad nula o 0 pero sería un caso particular.)

Sabrás que se nombra cantidad de movimiento al producto de de la masa por la velocidad del objeto y se la escribe con la letra p



asi tenemos $p =mv$ en un objeto y en el otro $P=MV$

Bueno lo que sucede en un choque es que uno de los objetos le transfiere parte de su cantidad de movimiento al otro, que quiere decir que la suma de las cantidades de movimiento iniciales es igual la suma de las cantidades de movimiento finales . Esto se denomina conservación de la cantidad de Movimiento.

si agrego el sub indice i para el inicio y f para el final

tenemos

$p_i+P_i=p_f+P_f$ o bien

$$mv_i+MV_i=mv_f+MV_f$$

pero esto no es suficiente para determinar como se distribuyen las velocidades

para ello se usa otra conservación.. la de la energía cientica

la energía cinetica es $E_c=\frac 12 mv^2$

En los choques elasticos o colisiones elasticas la energía cinetica de ambas masas se conserva totalmente entonces

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$$\frac 12 mv_i^2+\frac 12 MV_i^2=\frac 12 mv_f^2+\frac 12 MV_f^2$$

con las dos ecuaciones 1 y 2 tienes un sistema de 2 ecuaciones con dos incógnitas y puedes calcular cuales son las velocidades finales sabiendo las iniciales

En los choques inelasticos o colisiones inelasticas ambas masa queda unidas , la energía cinetica de ambas masas no se conserva totalmente entonces

[Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]

la energía cinética de ambas masas unidad cumplirá

[Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]
con las dos ecuaciones 1 y 2' tambien tienes un sistema de 2 ecuaciones con dos incógnitas y puedes calcular cuales es la velocidad final sabiendo las iniciales

En la vida real los objetos que chocan se deforman parcialmente, emiten sonido, vibran es decir pierden energía cinetica parcialmente, aunque queden separados, ese porcentaje perdido se lo asocia a un coeficiente de restitución elastica,

$$C_R = - \dfrac{v_f-V_f}{v_i-V_i}$$

teniendo en cuenta 1 y 3 también puedes armar un sistema de ecuaciones para hallar las velocidades finales




Buen vayamos ahora al tema de la fuerza

Cuando un un objeto cambia de cantidad de movimiento se dice que ha recibido un impulso

$I=\Delta p=m\Delta v=m(v_f-v_i)$

en el otro objeto tambien se recibe un impulso igual pero de sentido contrario

$I=\Delta P=M\Delta V=M(V_f-V_i)$

si igualas los impulsos obtienes las fórmulas de la conservación de la cantidad de movimiento.

Ahora bien este impulso es igual a la fuerza aplicada por el lapso que duro el choque o interacción

$I=F\Delta t$ entonces sabiendo cuando duro el choque puedes conocer de cuanto ha sido la fuerza de impacto.

Como veras es un tema extenso , y conviene que leas bastante para dominarlo.

Saludos

Edito Pd veo que alriga ha resumido, las mismas ideas

[DavidRodr11]

Re: Fuerzas generadas en el choque

Muchas gracias a todos, ya me ha quedado mas claro cual es la reaccion tras un choque

[skynet]

Re: Fuerzas generadas en el choque

lo que sabemos de los choques es que siempre se conserva la cantidad de movimiento .... en los choque elásticos además se conseva la energía cinetica, pero este es un caso particular, en general, no se conserva.

respecto a la magnitud de las fuerzas, va a depender de la duración de la colisión, cuanto más corto sea en el tiempo mayor será la fuerza ... por eso cuando saltas al gua de una piscina no te haces daño, la fuerza de colisión con el agua es moderada, por eso tardas unos segundos en frenarte .... pero si chocas contra una pared, el frenazo es muy rápido y la fuerza muy alta.