Nanotecnologia

Colisiones
Coeficiente de Restitucion
Laboratorio virtual N°13
Choques elásticos e inelásticos
Una colisión inelástica es una en la cual la energía cinética total no es constante ( aun cuando la cantidad de movimiento es constante ). El choque de una pelota de plástico con una superficie dura es inelástico porque un poco de energía cinética de la pelota se pierde cuando ésta se deformamientras está en contacto con la superficie.Cuando dos objetos chocan y se mantienen unidos después del choque, una parte de energía cinética se pierde, y el choque se conoce como perfectamente inelástico. Por ejemplo, si dos vehículos chocan y quedan enganchados, se mueven con cierta velocidad común después del choque. Si un meteoro choca con la Tierra y queda enterrado, el choque es perfectamenteinelástico.
Durante una colisión elástica la energía cinética total es constante. Los choques de bolas de billar y los de moléculas de aire con las paredes de un recipiente a temperaturas ordinarias son muy elásticos. Las colisones reales en el mundo macroscópico sólo son aproximadamente elásticas debido a que ocurre cierta deformación y a que se pierde energía cinética. Las colisiones entrepartículas atómicas y subatómicas también pueden ser inelásticas, aunque en general suelen ser elásticas.

La magnitud Q es la diferencia entre las energías cinéticas después y antes de la colisión. Q toma el valor de cero en las colisiones perfectamente elásticas, pero puede ser menor que cero si en el choque se pierde energía cinética como resultado de la deformación, o puede ser mayor que cero, si laenergía cinética de las partículas después de la colisión es mayor que la inicial, por ejemplo, en la explosión de una granada o en la desintegración radiactiva, parte de la energía química o energía nuclear se convierte en energía cinética de los productos.
Coeficiente de restitución
Se ha encontrado experimentalmente que en una colisión frontal de dos esferas sólidas como las que experimentanlas bolas de billar las velocidades después del choque están relacionadas con las velocidades antes del choque, por la expresión

donde e es el coeficinte de restitución y tiene un valor entre 0 y 1. Esta relación fue propuesta por Newton y tiene validez solamente aproximada. El valor de uno es para un choque perfectamente elástico y el valor de cero para un choque perfectamente inelástico.
Elcoeficiente de restitución es la velocidad relativa de alejamiento, dividido entre la velocidad relativa de acercamiento de las partículas.






 virtual N°12
Momento Lineal
El momento lineal de una partícula de masa m que se mueve con una velocidad v se define como el producto de la masa por la velocidad

Se define el vector fuerza como la derivada del momento lineal respecto deltiempo

 
Impulso
La segunda ley de Newton es un caso particular de la definición de fuerza, cuando la masa de la partícula es constante.

Despejandoen la definición de fuerza e integrando

A la izquierda tenemos la variación de la cantidad de movimiento, y a la derecha la integral que se denomina impulso de la fuerza en el intervalo que va de ti a tf. La integral es el área sombreada bajo lacurva fuerza tiempo.

En muchas situaciones físicas se emplea la aproximación del impulso. En esta aproximación, se supone que una de las fuerzas que actúan sobre la partícula es muy grande pero de muy corta duración. Esta aproximación es de gran utilidad cuando se estudian los choques, por ejemplo, de una pelota con una raqueta o una pala. El tiempo de colisión es muy pequeño, del orden decentésimas o milésimas de segundo, y la fuerza promedio que ejerce la pala o la raqueta es de varios cientos o miles de newtons. Esta fuerza es mucho mayor que la gravedad, por lo que se puede utilizar la aproximación del impulso. Cuando se utiliza esta aproximación es importante recordar que la cantidad de movimiento inicial y final se refieren al instante antes y después de la colisión,...