¿Por qué una pelota no se detiene cuando choca contra una pared?

Si una pelota choca con una pelota de la misma masa, la primera pelota se detiene y la segunda pelota adquiere la velocidad de la primera pelota. La primera pelota se detiene debido a la fuerza de reacción que actúa sobre ella. Pero cuando una pelota choca contra una pared, ¿por qué no se detiene debido a la fuerza de reacción?

La masa de la pelota y la pared no son lo mismo. También en situaciones de la vida real, la colisión no es elástica. Eso explica por qué la pelota no se detiene. El que ha descrito donde se intercambian las velocidades solo es cierto si la colisión es entre dos masas iguales y es elástica.
¿Puedes explicar por qué crees que debería parar?
Cuando una pelota choca con otra pelota de la misma masa, se detiene debido a la fuerza de reacción. Cuando choca con una pared, también hay una fuerza de reacción. Entonces, ¿por qué no se detiene?
oh ok, ¿entonces tu proceso de pensamiento es simplemente "las fuerzas de reacción deberían detener las cosas"?
Sí. Si la acción y la reacción ambas fuerzas son iguales.
Pero las fuerzas de acción y reacción no están en el mismo objeto, por lo tanto, no espere que siempre se cancelen. Has malinterpretado la tercera ley de Newton.

Respuestas (3)

GIF que muestra los dos escenarios diferentesDejaré que la animación hable por sí sola.

La flecha azul muestra la fuerza sobre el objeto.

Para que suceda este escenario es importante que la colisión sea elástica (toda la energía se conserva). Usé una fuerza que es proporcional a la profundidad de penetración. De esta manera las bolas sienten una fuerza que es la misma durante la desaceleración y el retroceso. En colisiones inelásticas es posible que dos bolas se peguen después de la colisión. Imagina dos pedazos de arcilla chocando en el aire. En colisiones inelásticas, la fuerza es menor (o cero) durante el retroceso que durante la desaceleración.

¿La fuerza es mayor en el segundo escenario?
@AbdullahAlZami Ambos casos tienen la misma constante de resorte, por lo que para una profundidad de penetración determinada experimentan la misma fuerza. Sin embargo, la fuerza máxima es mayor para el segundo escenario. Esto se debe a que en el primer caso la segunda bola que se mueve comienza a moverse durante la colisión, disminuyendo la duración de la desaceleración.
En el segundo caso, si la pelota golpea la pared con una velocidad de 1 ms^-1 (suponga que la masa es de 1 kg). Entonces, ¿cuál será la cantidad de fuerza para reflejar la pelota? Será (2xFuerza en el primer caso) ?
@AbdullahAlZami Para una colisión general, no puede saber esto. El cambio de momento es Δ pag = 2 Aunque kgm/s. Puede calcular la fuerza para el caso en que la fuerza sea como un resorte (como hice yo), pero esto sería demasiado largo para un comentario. ¿De verdad quieres saber esto?
¿Es la fuerza en el segundo caso = 2x (fuerza en el primer caso)?
¿Te refieres a la fuerza máxima? No estoy seguro. La fuerza durante la colisión sigue una onda sinusoidal (búsqueda del oscilador armónico) y no es obvio si la fuerza máxima es el doble o no. Habría que hacer unos cálculos.

Porque la fuerza de reacción es mayor.

La fuerza necesaria para hacer que un objeto alcance cierta velocidad es la misma que la fuerza necesaria para reducir su velocidad desde esa velocidad hasta cero durante el mismo tiempo. Esta es la segunda ley de Newton.

Entonces, cuando dos objetos iguales y móviles chocan, la fuerza (de acción) que se requiere para hacer que un objeto se acelere hasta cierta velocidad es exactamente la misma que la fuerza (de reacción) requerida para reducir la velocidad del objeto que impacta hasta exactamente cero .

Cuando dos objetos no iguales chocan, esto no es necesariamente así y, por lo tanto, no verá que ninguno de los objetos se detenga. En su lugar, podrías ver que cuando

  • un objeto más ligero golpea un objeto más pesado, las fuerzas de acción/reacción entre ellos son mayores de lo que serían entre objetos iguales. Y por lo tanto, la fuerza de reacción que detiene el objeto más ligero es mayor que la que se necesita para reducirlo a cero con precisión. Por lo tanto, el objeto más ligero se ralentiza hasta cero y luego comienza a moverse hacia atrás , como si rebotara.
  • Cuando un objeto choca contra una pared, puedes considerar que se trata de una colisión entre un objeto ligero y un objeto muy pesado , por lo que este efecto de rebote es mucho más fuerte (la fuerza de reacción es mucho mayor). En realidad, podría ser tan fuerte que el objeto de luz que impacta rebota hacia atrás exactamente a la velocidad con la que vino, solo que en dirección opuesta.
¿No plantea esto la pregunta de por qué la fuerza de reacción es diferente en diferentes escenarios?
¡Sí! ¿Son diferentes o no?
La terminología de acción-reacción aquí es muy engañosa. Recomiendo encarecidamente usar palabras diferentes. La acción-reacción se asocia casi universalmente con la tercera ley de Newton, y allí las fuerzas de acción-reacción son siempre iguales y opuestas.
Las fuerzas de acción-reacción son siempre iguales y opuestas. Pero la segunda ley de Newton dice que la aceleración de un cuerpo es inversamente proporcional a su masa, por lo que durante el tiempo en que se aplican las fuerzas, la masa más ligera se acelera a una velocidad mayor (o cambio de velocidad para ser precisos) que la más pesada.

Trate de considerar la conservación del impulso. La pared no se moverá antes o después de la colisión con la pelota, y suponiendo que la colisión sea elástica (sin pérdida de energía por calor, sonido, etc.), la suma de los momentos se conservará antes y después de la colisión y deberías encuentre que la pelota debe tener el mismo impulso antes y después de la colisión. Así que debe estar en movimiento también.

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