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O que é colisão elástica?

O que é colisão elástica?

A colisão elástica é uma situação em que vários objetos colidem e a energia cinética total do sistema é conservada, em contraste com um colisão inelástica, onde a energia cinética é perdida durante a colisão. Todos os tipos de colisão obedecem à lei de conservação do momento.

No mundo real, a maioria das colisões resulta em perda de energia cinética na forma de calor e som; portanto, é raro obter colisões físicas realmente elásticas. Alguns sistemas físicos, no entanto, perdem relativamente pouca energia cinética, podendo ser aproximados como se fossem colisões elásticas. Um dos exemplos mais comuns disso são as bolas de bilhar colidindo ou as bolas no berço de Newton. Nesses casos, a energia perdida é tão mínima que pode ser bem aproximada assumindo que toda a energia cinética é preservada durante a colisão.

Cálculo de colisões elásticas

Uma colisão elástica pode ser avaliada, pois conserva duas quantidades principais: momento e energia cinética. As equações abaixo se aplicam ao caso de dois objetos que estão se movendo um em relação ao outro e colidem através de uma colisão elástica.

m1 = Massa do objeto 1
m2 = Massa do objeto 2
v1i = Velocidade inicial do objeto 1
v2i = Velocidade inicial do objeto 2
v1f = Velocidade final do objeto 1
v2f = Velocidade final do objeto 2
Nota: As variáveis ​​em negrito acima indicam que esses são os vetores de velocidade. O momento é uma quantidade vetorial, portanto a direção é importante e deve ser analisada usando as ferramentas da matemática vetorial. A falta de negrito nas equações da energia cinética abaixo é porque é uma quantidade escalar e, portanto, apenas a magnitude da velocidade é importante.
Energia cinética de uma colisão elástica
KEu = Energia cinética inicial do sistema
Kf = Energia cinética final do sistema
KEu = 0.5m1v1i2 + 0.5m2v2i2
Kf = 0.5m1v1f2 + 0.5m2v2f2
KEu = Kf
0.5m1v1i2 + 0.5m2v2i2 = 0.5m1v1f2 + 0.5m2v2f2
Momento de uma colisão elástica
PEu = Momento inicial do sistema
Pf = Momento final do sistema
PEu = m1 * v1i + m2 * v2i
Pf = m1 * v1f + m2 * v2f
PEu = Pf
m1 * v1i + m2 * v2i = m1 * v1f + m2 * v2f

Agora você pode analisar o sistema detalhando o que sabe, conectando as várias variáveis ​​(não esqueça a direção das quantidades vetoriais na equação do momento!) E, em seguida, resolvendo as quantidades ou quantidades desconhecidas.