Análisis de Colisiones y Conservación de Energía

Dos cuerpos de masa m1 y m2:

e = -uf/ui = (v2f – v1f) / (v1i – v2i) —> e = 1 1/2m1v1i2 + 1/2m2v2i2 = 1/2m1v1f2 + 1/2m2v2f2 abajo: (v2f – v1f) / (v1i – v2i) = 1 —> v2f – v1f = 1. V1i – v2i abajo: v2f = 1. (v1i – v2i) + v1f´ abajo: m1 v1i + m2v2i = m1 v1´f + m2(v1i – v2i + v1f) abajo: m1 v1i + m2v2i = m1 v1´f + m2 v1i – m2v2i + m2v1f abajo: m1v1i + m2v2i – m2v1i + m2v2i = m1v1f + m2v1f abajo: m1v1i + m2v2i m2v1i + m2v2i = v1f(m1 + m2) abajo: (m1v1i + m2v2i – m2v1i + m2v2i) / (m1 + m2) = v1f

Colisiones:

Se usa este término para representar, en escala macroscópica, un evento en el que dos partículas interactúan y permanecen juntas durante un intervalo de tiempo muy pequeño, produciendo fuerzas impulsivas entre sí. Si m1 y m2 son las masas de los cuerpos, entonces la conservación de la cantidad de movimiento establece que: m1.v1 + m2.v2 = m1.v1′ + m2.v2′, que sería decir: P1 + P2 = P1′ + P2′.

Coeficiente de restitución (e):

Evalúa la pérdida o no de Ek, según la fuerza de restitución y la elasticidad de los materiales.

Clasificación:

  1. Elástico: cuando dos objetos chocan sin deformarse y sin producir calor. Se conserva el momentum y la Ek del sistema. e = 1 ∆Ek = 0.
  2. Inelástico: dos objetos que chocan se deforman y producen calor durante el choque. Se conserva el momento pero no la Ek del sist. e = (0;1) ∆Ek ≠ 0.
  3. Totalmente inelástico: dos objetos se deforman, producen calor y permanecen unidos después del choque, por lo que sus Vf son las mismas. Se conserva el momentum. e = 0. V1′ = V2′ = V3′.

Resultante:

Si sobre un cuerpo actúan varias fuerzas se pueden sumar las mismas de forma vectorial obteniendo una fuerza resultante, es decir equivalente a todas las demás. Si la resultante de fuerzas es igual a 0, el efecto es el mismo que si no hubiera fuerzas aplicadas: el cuerpo se mantiene en reposo con MRU, es decir que no modifica su Vel.

Equilibrante:

Se le llama a una fuerza de un mismo módulo y dirección que la resultante (en caso que sea distinta de cero) pero en sentido contrario. Es la fuerza que equilibra el sistema. Sumando vectorialmente a todas las fuerzas (es decir, a la resultante) con la equilibrante se obtiene 0, lo que significa que no hay fuerza neta aplicada.

Condiciones de equilibrio:

Un cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación cuando la fuerza resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él es nula ∑F = 0.

Si un cuerpo que se lanza verticalmente hacia arriba y luego cae libremente hacia el suelo:

Entonces en el movimiento se cumple que la Ek en el punto de lanzamiento es igual a la Ep en el punto de mayor altura. Si tomamos al punto de partida como el nivel de referencia la H es igual a 0 en ese punto y no existe Ep, solo Ek. En el punto de hmax la v se hace 0 y no existe Ek. Como la energía se conserva, toda la Ek del punto de partida se transforma en Ep en el punto de hmax.

Teniendo en cuenta que la fuerza gravitatoria es conservativa:

La Ep es independiente de la trayectoria y se evalúa en los puntos inicial y final. W = ∫ab F dr = Epa – Epb.

Si la rapidez con la que se realiza un trabajo es máxima:

Se puede hablar de mucha potencia. P = dw/dt –> P = F.(dr/dt), donde v = (dr/dt), entonces –> P = F.v. A > velocidad > potencia.

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