Cuando un objeto en movimiento choca con un objeto estacionario de masa idéntica, el objeto estacionario encuentra la mayor fuerza de colisión. ¿Es eso cierto o falso? ¿Por qué?

Cuando un objeto en movimiento choca con un objeto estacionario de masa idéntica, el objeto estacionario encuentra la mayor fuerza de colisión. ¿Es eso cierto o falso? ¿Por qué?
Anonim

En un caso ideal de colisión elástica "de cabeza a cabeza" de puntos de material que ocurren durante un período de tiempo relativamente corto, la afirmación es falsa.

Una fuerza, actuando sobre un objeto previamente en movimiento, lo ralentiza desde la velocidad inicial # V # a una velocidad igual a cero, y la otra fuerza, igual a la primera en magnitud pero opuesta en la dirección, actuando sobre un objeto previamente estacionario, lo acelera hasta una velocidad del objeto que se movía previamente.

En la práctica tenemos que considerar muchos factores aquí. El primero es elástico o se produce una colisión inelástica. Si es inelástica, la ley de conservación de la energía cinética ya no es aplicable, ya que parte de esta energía se convierte en energía interna de las moléculas de ambos objetos en colisión y resulta en su calentamiento.

La cantidad de energía así convertida en calor afecta significativamente la fuerza que causa el movimiento del objeto estacionario que depende en gran medida del grado de elasticidad y no se puede cuantificar sin una suposición sobre los objetos, el material del que están hechos, la forma, etc.

Consideremos un caso simple de colisión casi elástica "de cabeza a cabeza" (no hay colisiones absolutamente elásticas) de un objeto de masa #METRO# que se mueve a velocidad # V # Con un objeto estacionario de la misma masa. Las leyes de conservación de la energía cinética y el momento lineal permiten calcular exactamente las velocidades. # V_1 # y # V_2 # De ambos objetos tras una colisión elástica:

# MV ^ 2 = MV_1 ^ 2 + MV_2 ^ 2 #

#MV = MV_1 + MV_2 #

Cancelando la masa #METRO#, elevando la segunda ecuación a una potencia de 2 y restando del resultado de la primera ecuación, obtenemos

# 2V_1V_2 = 0 #

Por lo tanto, la solución a este sistema de dos ecuaciones con dos velocidades desconocidas. # V_1 # y # V_2 # es

# V_1 = V # y # V_2 = 0 #

La otra solución algebraicamente correcta. # V_1 = 0 # y # V_2 = V # debe ser descartado ya que físicamente significa que el objeto en movimiento pasa a través de la estacionaria.

Dado que el objeto previamente en movimiento se desacelera desde # V # a #0# durante el mismo tiempo que anteriormente el objeto estacionario acelera desde #0# a # V #, las dos fuerzas que actúan sobre estos objetos son iguales en magnitud y opuestas en dirección.