Me está costando entender el concepto de cómo se realiza el trabajo durante los diferentes tipos de colisiones. No tomaré la colisión entre partículas puntuales porque, en realidad, los cuerpos se deforman durante las colisiones.
1.) Colisión Perfectamente Elástica: - Tomemos dos bolas y teniendo diferentes masas, y respectivamente. Pelota se mueve con velocidad constante, y se mueve con velocidad constante, uno hacia el otro. Las dos bolas chocan y rebotan y comienzan a moverse con algunas velocidades (Que sea para la bola A y para la bola B) pero en direcciones opuestas.
¿Cuál es el trabajo realizado por la bola A sobre la bola B y por la bola B sobre la bola A?
Creo que la Bola B hace un trabajo de en la bola A.
Su magnitud sería igual a la transferencia de energía cinética de la Bola A a la Bola B, ¿no es así?
De manera similar, la bola A realiza un trabajo de en la bola B.
¿Cuál es el trabajo neto realizado?
Mientras se mantenga la Energía Cinética Total de un sistema, no habrá trabajo neto.
2.) Colisión inelástica parcial: puedo calcular el trabajo realizado por Ball en bola y por bola en bola utilizando el mismo principio que el anterior (calcular el cambio de por cada bola). Supongamos que después de la colisión, ambas bolas comenzaron a moverse en la misma dirección (sea la dirección de la velocidad inicial de Ball ).
Entonces la transferencia de de la pelota a la bola sería igual a la magnitud del trabajo realizado por Ball en bola , ¿no?
¿Cuál es el trabajo neto realizado?
De nuevo, el Trabajo Neto, en este caso, sería el cambio Total en KE del sistema.
3.) Colisión Perfectamente Inelástica:- Esta vez las bolas y , después de la colisión, se mantienen unidos y comienzan a moverse con la misma velocidad, en la dirección de la velocidad inicial de Ball .
¿Cuál sería el trabajo realizado en cada bola y el trabajo neto realizado?
Nuevamente, el trabajo que se realiza en cada bola sería el cambio en KE de cada bola y el trabajo neto sería el cambio total en del sistema. ¿Tengo razón?
¿Qué pasa si las bolas se pegan y no se mueven después de la colisión (¿Es esto posible?).
Significaría que no hay transferencia de de una bola a otra y por lo tanto no habría trabajo realizado por una bola sobre la otra bola.
¿Seguiría habiendo algún trabajo de red realizado?
Creo que el trabajo neto seguiría siendo igual al cambio total en KE del sistema.
Supongamos que Ball está en reposo inicialmente y Ball viene con una velocidad, hacia la pelota .
Después de la colisión, ambas bolas se pegan y no se mueven en absoluto (¿es posible?).
De nuevo, no hay transferencia de de la pelota a la bola por lo que no habría trabajo en ninguna de las bolas por parte de las otras bolas. Aún así, habría algún trabajo neto que sería igual al cambio total en del sistema. Corrígeme si estoy equivocado.
¿Qué pasaría en todos los casos anteriores si las Bolas ahora se mueven con cierta aceleración, y respectivamente. ¿Habría algún efecto sobre el "Trabajo realizado"?
En los casos anteriores, vi Trabajo hecho como un cambio en . Pero en realidad, la Obra es igual a . Entonces, ¿dónde están el desplazamiento y la fuerza en los casos anteriores?
¿Es el desplazamiento, la deformación que sufren las bolas durante un breve lapso de tiempo cuando chocan?
¿Cómo podemos encontrar la fuerza? En los casos anteriores, no se aplicó ninguna fuerza externa (es por eso que las bolas se mueven con velocidades constantes). ¿Cómo entra en escena la fuerza?
Me gustaría que me dijera cómo se haría el trabajo en todos los casos anteriores y corregir mis conceptos. Sería muy apreciado.
Nota: - Las partes escritas entre comillas son mis consultas principales. Por favor, intente responderlas. Perdón por mi larga pregunta.
Dos cosas podrían ser útiles aquí.
Primero: las colisiones siempre son más fáciles de ver en el marco del centro de masa (es decir, desde el punto de vista de un observador que viaja a la velocidad del centro de masa). Si tienes dos objetos con masa y velocidades entonces el centro de masa se mueve a velocidad
Segundo: durante una colisión elástica, puede considerar que hay un pequeño resorte entre las masas: en el marco del centro de masa, toda la energía cinética se convertirá en energía potencial del resorte (ya que las dos masas estarán estacionarias en un instante) después de lo cual se "devuelve" a las masas (y cada una recibe la misma cantidad de energía que antes, en este marco de referencia).
Ahora, si tenemos movimiento neto (miramos en un marco de referencia diferente), entonces la masa que se mueve en la misma dirección que el centro de masa está haciendo más trabajo durante la compresión (está empujando un resorte que se está alejando de él). ). Esto significa que ese objeto acabará perdiendo energía (realizando trabajo sobre el otro), y viceversa. La magnitud del trabajo realizado por A sobre B se puede encontrar observando la energía cinética antes y después de la colisión.
Cuando incluye pérdidas durante la colisión, se puede usar el mismo tipo de análisis, pero ahora se pierde parte del trabajo realizado "durante la compresión del resorte". Esto significa que primero debe averiguar qué fracción de la energía "después" se debe a la masa misma (observando su velocidad en el marco del centro de masa después de la colisión y la energía que perdió durante la colisión). La diferencia se debe al trabajo realizado por la otra masa.
1) Colisión perfectamente elástica: en una colisión elástica, los cuerpos simplemente intercambian su momento. Si consideramos Trabajo = Fuerza x desplazamiento el desplazamiento de los cuerpos durante el tiempo de colisión también es cero. Así que no hay trabajo hecho. La resta de la energía cinética que gana cada cuerpo después de la colisión creo que no corresponde al trabajo realizado por la colisión.
Colisión Perfectamente Inelástica: En este caso existe un tiempo de colisión (t) de cada cuerpo y también un desplazamiento-deformación de cada cuerpo en el tiempo dado t. A cada fragmento de deformación le corresponde una Fuerza. La integración de Fuerza x desplazamiento dará el Trabajo realizado durante la colisión.
floris