Tipos de choques

Con el fin de entender mejor los choques vamos a dividirlos en tres categorías básicas: elásticos, inelásticos y totalmente inelásticos.

Los choques elásticos se producen cuando dos objetos chocan y rebotan entre sí sin ningún cambio en sus formas. Los choques de las bolas de billar o los choques entre partículas subatómicas son un buen ejemplo de colisiones elásticas. En los choques elásticos se conservan tanto la cantidad de movimiento como la energía cinética.

En los choques inelásticos, uno o los dos objetos que chocan se deforman durante la colisión. En estos choques la cantidad de movimiento se conserva, pero la energía cinética no se conserva ya que parte de ella se transforma en otro tipo de energía en el proceso de deformación de los cuerpos.

En los choques totalmente inelásticos, los cuerpos que chocan se mueven tras la colisión con la misma velocidad de manera que parecen estar pegados y se comportan como un único cuerpo. En este tipo de choques se conserva la cantidad de movimiento pero toda la energía puesta en juego en el choque se transforma en calor o deformación y no se recupera para el movimiento.

 

Tipo de choque
Elástico
Inelástico
Totalmente inelástico
¿Se conserva la cantidad de movimiento?
¿Se conserva la energía?
No
No

 

Como hemos visto, en los choques se conserva la cantidad de movimiento del sistema

En el caso concreto de un choque entre dos cuerpos 1 y 2, el momento pi del sistema antes del choque es igual al momento pf del sistema después del choque:

 

Si dos objetos chocan sin sufrir una deformación permanente y sin calentarse, se dice que el choque es elástico.

Seguro que has observado una jugada de billar en la que cuando chocan las bolas frontalmente si una de las bolas está en reposo, tras la colisión la que lanzas queda en reposo y la otra se mueve con una velocidad igual a la primera. El ejemplo de las bolas de billar en el que una de las bolas transfiere su cantidad de movimiento a la otra es un caso de choque elástico.

Comprueba esta situación con el siguiente simulador poniendo las dos bolas con la misma masa y velocidad inicial 0 para una de ellas.

Un cuerpo de masa 14 kg que se mueve con una velocidad de 5 m/s choca elásticamente con otro de 7 kg que se mueve a -7 m/s.

Si tras el choque el segundo cuerpo se mueve con una velocidad de 9 m/s ¿con qué velocidad se moverá el primero?

Un cuerpo de masa 14 kg que se mueve con una velocidad de 5 m/s choca elásticamente con otro de 7 kg que se mueve a -7 m/s.

Si tras el choque el segundo cuerpo se mueve con una velocidad de 9 m/s ¿con qué velocidad se moverá el primero?

R: La cantidad de movimiento del sistema antes del choque es la suma de las cantidades de movimiento de cada cuerpo:

pantes = m1·v1i + m2·v2i = 14 kg·5 m/s + 7 kg ·(-7) m/s = 70 kg·m/s - 49 kg·m/s = 21 kg·m/s

La cantidad de movimiento tras el choque es:

pdespues = m1·v1f + m2·v2f = 14 kg ·v1f + 7 kg ·9 m/s = 14 kg·v1f + 63 kg·m/s

Como en los choques se conserva la cantidad de movimiento, tenemos que

pantes = pdespues

21 kg·m/s = 14 kg·v1f + 63 kg·m/s

-42  kg·m/s = 14 kg·v1f

Y despejando nos queda:

v1f = -3 m/s

¡Compruébalo con el simulador!

Habrás observado que cuando bota una pelota, los botes son cada vez  más cortos hasta que se detiene. Esto es debido a que existen choques en los que se disipa parte de la energía en deformar y calentar los cuerpos que chocan. Estos choques se llaman inelásticos

Cuando dos objetos chocan y tras la colisión quedan unidos, el choque se denomina totalmente inelástico.

En el laboratorio de física solemos trabajar con dos carritos en un riel que quedan pegados tras el choque mediante un velcro.

Utiliza en el siguiente simulador para estudiar diferentes situaciones trabajando con distintas masas y velocidades de las partículas.

Habrás observado con el simulador que en los choques totalmente inelásticos antes del choque hay dos partículas y tras el choque hay una sola partícula cuya masa es la suma de las masas de las partículas originales.

Dos cuerpos de masas 5 kg y 10 kg se mueven uno hacia el otro con velocidades iguales en módulo de 6 m/s. Si después del choque se mueven juntos, ¿cuál es la velocidad de ambos después del choque?

Dos cuerpos de masas 5 kg y 10 kg se mueven uno hacia el otro con velocidades iguales en módulo de 6 m/s. Si después del choque se mueven juntos, ¿cuál es la velocidad de ambos después del choque?

R: Por ser un choque se conserva la cantidad de movimiento:

5 kg· 6 m/s + 10 kg (-6) m/s = (5 kg +10 kg) · vf

-30 kg·m/s = 15 kg · vf

y despejando vf = -2 m/s

El signo negativo indica que el movimiento es hacia la izquierda.

¡Compruébalo con el simulador!