Momento lineal, cuerpos que chocan, si se mueven en la misma dirección después de la colisión
baxx
Pregunta :
dos vagones de ferrocarril que pesan N cada uno se acercan unos a otros en m/s y EM. Después de chocar y acoplarse, ¿qué tan rápido se moverá la combinación y en qué dirección?
Del problema tengo la siguiente configuración:
Usando como tenemos peso peso Luego usando tenemos:
Conservación de los estados de momento lineal
Como esto da
Usando los valores dados (y tomando a la izquierda como negativo) tenemos
Entonces sabemos que, a medida que los autos se mantienen unidos después de la colisión, se mueven en la dirección izquierda, con una velocidad de
Suponiendo que el funcionamiento anterior sea correcto, no estoy seguro de cómo habría determinado si los autos se habrían pegado o no si el problema no hubiera indicado que lo habían hecho. ¿Necesito información sobre los materiales para responder eso?
Esperemos que el trabajo y el razonamiento sean claros y válidos.
Respuestas (2)
jerbo sammy
Sí, en una colisión 1D también necesitaría información sobre la elasticidad de la colisión (es decir, qué proporción de la KE total se pierde), así como la conservación del momento para determinar ambas velocidades finales. La elasticidad de la colisión se cuantifica mediante el coeficiente de restitución COR, que es la relación de las velocidades relativas de separación y aproximación. Al igual que los coeficientes de fricción, el COR suele ser el mismo para dos materiales particulares en un rango de velocidades relativas.
En este caso, se le dice que los objetos se pegan entre sí. Esto le dice que el COR=0.
En una colisión 2D o 3D necesitaría más información. Si los objetos son círculos o esferas, necesitará conocer su radio y la distancia entre sus centros a lo largo de la línea de aproximación. Las partículas puntuales no tienen radio, por lo que es imposible encontrar esta información vital e imposible predecir el resultado. Si hay fricción, las esferas podrían intercambiar un momento de rotación y un momento lineal. Consulte ¿Cómo se dividen el momento lineal y el momento angular en una colisión?
baxx
jerbo sammy
baxx
Pobre
En el mundo real, predecir tales resultados no es trivial. Para empezar, las propiedades de los materiales involucrados en las colisiones y cómo se comportan bajo diversas fuerzas involucradas.
Por ejemplo, las bolas de masilla se pegan cuando chocan entre sí y pierden energía cinética en forma de calor y trabajo para cambiar la forma de las bolas. Las bolas de acero, por otro lado, generalmente chocan elásticamente y desperdician poca energía cinética en forma de calor (pierden algo de energía en forma de sonido). Una demostración típica de esto es la cuna de Newton .
En el caso de los vagones de ferrocarril, los detalles de ingeniería también pueden cuestionarse. Por ejemplo, cuando los automóviles chocan, pueden rebotar elásticamente o bloquearse en el impacto con un gancho.
La conclusión es que resolver esto no es trivial y es por eso que la mayoría de los problemas de nivel de pregrado lo establecen como uno de los hechos dados.
Conservación de la energía o conservación del momento, ¿cuál es aplicable en este problema?
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