Simulador de choques y momento lineal
Ecuaciones de esta simulación
| m₁, m₂ | las masas de los carros | ||
|---|---|---|---|
| v₁, v₂ | velocidades antes del choque | positivas hacia la derecha | |
| v₁′, v₂′ | velocidades después del choque | ||
| p | momento lineal total | el mismo antes y después en todo choque, porque las fuerzas entre los carros son iguales y opuestas |
Con los valores actuales:
| e | Coeficiente de restitución e (cuánto rebota) | 1 es perfectamente elástico (se separan tan rápido como se juntaron), 0 perfectamente inelástico (quedan pegados); una pelota de tenis tiene unos 0,75 |
|---|
Con los valores actuales:
| las dos condiciones de arriba resueltas juntas |
Con los valores actuales:
| KE | energía cinética total | solo se conserva con e = 1; el resto se va en calor, sonido y abolladuras | |
|---|---|---|---|
| ΔKE | energía cinética perdida | (1 − e²) × ½ µ (v₁ − v₂)², con µ = m₁m₂ ÷ (m₁ + m₂) |
Con los valores actuales:
| v_cm | velocidad del centro de masas | nunca cambia: el choque no puede acelerar ni frenar a la pareja en conjunto |
|---|
Con los valores actuales:
Cómo usar el simulador de choques
- Ajusta la masa y la velocidad de cada carro; las velocidades positivas van a la derecha. Los carros se deslizan sin rozamiento por el carril de aire, chocan y siguen hasta los topes, y luego la prueba vuelve a empezar.
- Ajusta el coeficiente de restitución desde 1, un choque perfectamente elástico en el que los carros rebotan, hasta 0, en el que quedan pegados. Mira las gráficas: el momento lineal total es el mismo antes y después cada vez, mientras que la energía cinética solo se conserva cuando e vale 1.
- El diagrama de barras compara el momento lineal y la energía cinética de cada carro antes y después, y las ecuaciones resuelven las velocidades tras el choque con tus números. La marca amarilla es el centro de masas, que sigue moviéndose a la misma velocidad durante el choque.
Preguntas frecuentes
¿Se conserva siempre el momento lineal en un choque?
Sí, mientras no actúe ninguna fuerza externa durante el choque. Los carros se empujan con fuerzas iguales y opuestas durante el mismo tiempo, así que el momento que gana uno lo pierde el otro: m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁′ + m₂v₂′. El rozamiento o una pared añadirían fuerzas externas, y por eso el experimento usa un carril de aire.
¿En qué se diferencian los choques elásticos de los inelásticos?
En un choque elástico también se conserva la energía cinética, así que los carros se separan tan rápido como se acercaron; las bolas de billar se acercan a esto. En uno inelástico parte de la energía cinética se convierte en calor, sonido y deformación. En un choque perfectamente inelástico los cuerpos quedan unidos y siguen a la velocidad del centro de masas, y se pierde toda la energía cinética que permite la conservación del momento.
¿Qué pasa cuando chocan elásticamente dos masas iguales?
Intercambian sus velocidades. Un carro en movimiento que choca con otro igual en reposo se para en seco y el otro sale con su velocidad, que es lo que muestra el péndulo de Newton. Un carro ligero que rebota contra uno pesado vuelve casi a la misma velocidad, mientras que el pesado apenas se mueve.
¿Qué es el coeficiente de restitución?
La razón entre la velocidad de separación y la de acercamiento, e = (v₂′ − v₁′) ÷ (v₁ − v₂). Va de 0 (quedan pegados) a 1 (perfectamente elástico). Un balón de baloncesto sobre la pista ronda 0,8, una pelota de tenis 0,75 y un trozo de arcilla casi 0. La fracción de energía cinética que se conserva en el sistema del centro de masas es e².
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