colisiones




Tema 7. Colisiones o choques y dispersión
Chantal Ferrer Roca 2008

1. Introducción.
2. Conservación del momento lineal y de la energía. Tipos de choques.
3. Choques elásticos. Sistemas de coordenadas laboratorio y centro de
masas.
4. Choques inelásticos. Variación de la energía en el choque. Reacciones.
5. Dispersión elástica por una esfera dura. Sección eficaz.
6. Dispersión porun potencial central: Dispersión de Rutherford.

Bibliografía: [Marion], [Rañada], [Goldstein], [AFinn]







Tema 7. Colisiones o choques y dispersión

NOTA IMPORTANTE:
Los contenidos de este documento representan un esquema de los conceptos
fundamentales del tema, por lo que en ningún caso se trata de apuntes
completos. Este esquema se complementa con explicaciones, razonamientos,ejemplos y problemas que se desarrollan durante las clases, así como con
alguno(s) de los libros que se incluyen en la bibliografía

Bibliografía: [Marion], [Rañada], [Goldstein], [AFinn]

Chantal Ferrer Roca 2008



(Justo)

b

Fuerzas impulsivas: grandes, tiempo breve
Fuerzas externas insignificantes en comparación

m2

m2

v2,i=0

Af + Bf

interacción

después
m1p1,f

v2,i=0

m1 p1,i
b
m2
p2,i=0

Velocidad de un cuerpo deformable que cae desde una
cierta altura y choca contra el suelo

m1

p1,f

m2
p2,f
p1,f

v (t)

m1 p1,i
b

m2
p2,i=0

colisión

Ai + Bi

(Justo)

m1 p1,i

colisión

COLISIÓN O CHOQUE : proceso de
interacción interno de un sistema (de dos cuerpos)
entre los que se transfiere momento y energía eincluso masa

antes

Choques oblicuos

1. Introducción



m1
m2

p2,f

dt
Dispersión o difusión: las partículas son las
mismas antes y después de la colisión
Reacción: cambia la naturaleza de las
partículas
Chantal Ferrer Roca 2008




m1 p1,i
m2
p2,i=0

colisión

b = parámetro de impacto

m1
p1,f

m2

Choque frontal

p2,f

2. Conservación del momento lineal y dela energía. Tipos de choques


Se conocen los movimientos de las partículas antes de la colisión, pero se desconocen las fuerzas de
interacción. ¿Qué se puede saber de su movimiento final aunque desconozcamos las fuerzas de interacción?
Aunque no se conozca la interacción, los principios de conservación permiten deducir el estado final a
partir del inicial o viceversa .

1. CONSERVACIÓNDEL MOMENTO LINEAL (CML): las fuerzas externas son
despreciables frente a las fuerzas internas durante la colisión

r r
Pi = Pf

r
r
r
r
p Ai + pBi = p Af + pBf

choques 2D, en general

2. En base a la CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA CINÉTICA (CE) en el choque:
Choque elástico : T se conserva

Tf = Ti

TAi + TBi = TAf + TBf

Choque inelástico : T no se conserva

Tf = Ti + Q

Tf −Ti = ∆T = Q

Como vimos en el tema 4:
La energía mecánica (cinética) se transforma en energía interna u otras
formas de energía disipativas (calor, deformación, etc.)
La energía interna se transforma en energía mecánica (cinética) de las
partículas finales (por ej.: en reacciones químicas, reacciones nucleares)

Chantal Ferrer Roca 2008




Q Tf
Q>0 exotérmico

Tf > Ti

2.Conservación del momento lineal y de la energía. Tipos de choques


Chantal Ferrer Roca 2008

DEMO de choques en 1D en clase (frontales)

Videos

Choques 1D elásticos (se conserva la energía)

m1 = m 2

DEMO

m1 > m 2

DEMO

m1 < m 2

v 2 f < v1i , v1f < 0

v 2 f > v1i , v1f > 0

mv1 + 0 = 0 + mv 2

DEMO

m1i v1i + 0 = m1f v1f + m 2 f v 2 fhttp://www.wfu.edu/physics/demolabs/demos/avimov/mechanics/elastic_collisions/elastic_cars.MPG
http://www.wfu.edu/physics/demolabs/demos/avimov/mechanics/elastic_collisions/elastic_cars_bs.MPG
http://www.wfu.edu/physics/demolabs/demos/avimov/mechanics/elastic_collisions/elastic_cars_sb.MPG

Choques 1D completamente inelásticos (no se conserva la energía)

m1 = m 2

DEMO

m1 > m 2

DEMO

m1 < m 2

m1i v1i = (m1...