Colisión Inelástica y Energía Cinética

En un marco clásico, la energía total de un sistema$E$es la suma cinética$E_K$, potencial$E_P$, e interno$U$. Cualquier evento reequilibra las energías. En un marco sin energía potencial, la pérdida de$E_K$va a$U$.

Por ejemplo, una masa de agua$m$comienza en la parte superior de una caída de agua sin (vertical)$E_K$, un potencial$E_P = m g \Delta h$, y una cierta energía interna$U$como lo indica principalmente su temperatura. En el fondo de la caída de agua, justo antes de la caída del agua$m$golpea el agua estancada en el fondo,$m$ha traducido$E_p$a$E_K$(asumiendo que la caída es esencialmente un proceso isotérmico de modo que$\Delta U$es cero). Como$m$ahora deja de moverse verticalmente, se traduce$E_K$a$U$. Esto provoca un aumento en la temperatura del agua.

El ejemplo anterior se extrae de un problema común en los libros de texto de termodinámica de ingeniería.

Como referencia adicional, una colisión inelástica no implica directamente que debamos considerar la fricción. Imagina dos esferas al mismo$mv$y$E_K$que chocan, se pegan y se quedan en un solo lugar. La colisión es completamente inelástica. No es necesario invocar la fricción a nivel macroscópico para explicar este evento. Se puede explicar completamente reconociendo una deformación permanente de las propias esferas.

La fricción, cuando ocurre, es una fuente de irreversibilidad en un proceso. La fricción se traduce típicamente como una pérdida de calor del sistema al entorno.

Las otras respuestas han respondido suficientemente a su consulta. Aún así, estoy dando un enfoque diferente bastante filosófico.

Bueno, la energía perdida, en primer lugar, debe ir a alguna parte. Ahora hay muchas maneras de hacer esto. La energía del sonido, el aumento de temperatura, la fricción, la resistencia del aire o cualquier otra forma son todas las respuestas posibles según los factores ambientales (digamos).

De acuerdo con el teorema de la energía del trabajo, el cambio en la energía cinética es igual al trabajo realizado por todas las fuerzas.

Dado que no hay ninguna fuerza externa sobre los cuerpos aparte de la fricción, el arrastre del aire, el sonido o la fuerza que causa la deformación, el cambio en la energía cinética es igual al trabajo realizado por todas las fuerzas mencionadas.

La energía perdida se almacena en forma de energía potencial que existe en los cuerpos después de la colisión debido a la deformación de las bolas a nivel molecular. Por lo tanto, en colisiones perfectamente elásticas donde no hay ningún tipo de deformación después de la colisión; puedes conservar la energía cinética en él.