Mecánica clásica

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MECÁNICA CLÁSICA

INTRODUCCIÓN

El choque unidimensional es un fenómeno físico que muestra las características energéticas y cinemáticas de un objeto cuando realiza una colisión con otro objeto.
El tercer axioma de Newton (principio de acción y reacción) dice:
“Los efectos ejercidos mutuamente por dos masas puntuales, esto es, fuerzas y momentos, son deigual valor y de sentidos opuestos (actio et reactio) “.

Esto se puede verificar de la manera más sencilla observando los choques unidimensionales de dos masas iguales o distintas m1 y m2. Una consecuencia importante es el teorema de la conservación del impulso. Si la segunda masa está en reposo antes del choque (v2 = 0), dicho teorema dice:
p1 = m1 ⋅v1 = m1 ⋅v'1+m2 ⋅v'2 = p'1+ p'2 (I)

En unchoque elástico, también la suma de las energías cinéticas antes y después del choque se mantiene constante:

Un ejemplo seria considerar el choque unidimensional entre dos carros: En un choque elástico la energía cinética del sistema permanece constante. En un choque completamente inelástico (ambos cuerpos tienen la misma velocidad después del choque) la energía cinética del sistema disminuyedespués del choque porque una parte de esta se transforma en energía interna (calentamiento).
Durante un choque actúa una fuerza relativamente grande sobre las partículas que impactan, aunque solo lo hacen durante un intervalo de tiempo más o menos pequeño. Básicamente en una colisión el movimiento de las partículas que chocan (o por lo menos, el de una de ellas) cambia en forma muy brusca y quepodemos establecer una separación bastante definida entre los tiempos que transcurren "antes de la colisión" y los que lo hacen "después de ella".

Marco teórico
El choque se define como la colisión entre dos o más cuerpos, pero también puede definirse como una excitación física.
Un choque físico o mecánico es percibido por una repentina aceleración o desaceleración causada normalmente por unimpacto, por ejemplo, de una gota de agua, aunque también una explosión causa choque; cualquier tipo de contacto directo entre dos cuerpos provoca un choque. Lo que mayormente lo caracteriza es la duración del contacto que, generalmente, es muy corta y es entonces cuando se transmite la mayor cantidad de energía entre los cuerpos.
Un choque suele medirse con un acelerómetro. Esto describe unchoque de pulso, como una parcela de aceleración en función del tiempo. La aceleración se puede tomar en unidades de metro por segundo al cuadrado. A menudo, por conveniencia, la magnitud de un choque se mide como un múltiplo de la aceleración de la (gravedad), g, que tiene un valor de 9,80665 m.s-2 a nivel del mar.
En una colisión intervienen dos objetos que se ejercen fuerzas mutuamente. Cuandolos objetos están muy cercanos o entran en contacto, interaccionan fuertemente durante un breve intervalo de tiempo. La fuerzas de éste tipo reciben el nombre de fuerzas impulsivas y se caracteriza por su acción muy intensa y su brevedad. Un caso de este tipo de interacción, por ejemplo, es la colisión de dos carros que lleven montados parachoques magnéticos. Estos interactúan incluso sin llegar atocarse, es lo que se considera colisión sin contacto.
Las fuerzas que se ejercen mutuamente son iguales y de sentido contrario. Si el choque es elástico se conservan tanto el momento lineal como la energía cinética del sistema, y no hay intercambio de masa entre los cuerpos, que se separan después del choque. Si el choque es inelástico la energía cinética no se conserva y, como consecuencia, loscuerpos que colisionan pueden sufrir deformaciones y aumento de su temperatura.
La mecánica de choque tiene el potencial de dañar, deformar, etc:
* Un cuerpo frágil se puede fracturar.
* Un objeto dúctil se puede doblar por una conmoción (deformar).
* Algunos objetos no se dañan por un único choque, pero si se produce fatiga en el material con numerosas repeticiones de choques de...