Biología

Colisões elásticas e inelásticas: diferença e princípios

Colisões e Momentum

Se você é um fã de esportes, já viu muitas colisões. Essas colisões ocorrem entre jogadores, mas também entre uma bola de beisebol e um taco, uma bola de tênis e uma raquete, e uma bola de futebol e o pé do chutador. Todas essas são colisões porque dois ou mais objetos entraram em contato um com o outro.

Durante uma colisão, os objetos que entram em contato uns com os outros são considerados um sistema. E, como aprendemos em outra lição, esse sistema segue a lei da conservação do momento , que afirma que o momento de um sistema não muda quando não há forças externas agindo sobre ele.

O momento do sistema geral não muda, mas isso não significa que os momentos dos componentes individuais do sistema não mudem. O oposto é verdadeiro - as diferentes partes que compõem o sistema têm uma mudança no momento, mas elas são iguais em magnitude e opostas na direção, então elas se cancelam.

Elastic Collisions

Existem dois tipos de colisões com as quais você deve se familiarizar. O primeiro é uma colisão elástica . É quando os objetos colidem sem deformação permanente e sem gerar calor. Pense em uma faixa de elástico - você pode esticá-la e puxá-la o quanto quiser, mas assim que a soltar, ela retorna à sua forma e tamanho originais. O mesmo é verdade para colisões elásticas - os objetos saem da colisão ilesos, como se nunca tivessem colidido.

Você pode ver esse tipo de colisão quando joga uma partida de sinuca. Acertar a bola branca a envia através da mesa para outra bola e, ao colidir com a segunda bola, ela a coloca em movimento. O momento da bola branca é transferido para a segunda bola, mas nenhuma das duas bolas fica deformada permanentemente. Cada bola tem a mesma aparência de antes da colisão; eles acabaram de se mudar para locais diferentes na mesa.

Objetos que colidem em uma colisão elástica transferem momento se estiverem viajando na mesma direção, mas quando estão viajando em direções opostas, eles irão pular quando se encontrarem. Você pode tentar isso em casa, deixando cair uma bola quicando no chão. Ao atingir o chão, ele salta de volta no ar com o mesmo impulso de antes.

Colisões perfeitamente elásticas são um pouco ideais. Na maioria dos casos, algum calor é gerado quando as bolas de bilhar colidem ou quando a bola lançada atinge o chão. Mas, como os objetos mantêm sua forma após a colisão, podemos usar esse termo para descrever esse tipo de colisão no mundo real.

Colisões Inelásticas

O outro tipo de colisão que pode ocorrer é uma colisão inelástica . É quando os objetos são deformados ou grudados. O momentum ainda é conservado nessas situações, mas desta vez os objetos não escapam ilesos da colisão. E, ao contrário das colisões elásticas, as colisões inelásticas emitem um pouco de calor quando os dois objetos se encontram.

Colisões inelásticas acontecem o tempo todo entre carros na estrada. Durante uma colisão frontal, dois carros vêm juntos de direções opostas e os dois carros mudam de dinâmica porque param. No entanto, como os carros viajavam em direções opostas, a dinâmica do sistema é a mesma antes e depois da colisão. Após a colisão, o momentum do sistema é zero porque nenhum dos carros está se movendo. Mas também é zero antes da colisão porque as direções opostas da viagem se cancelam. É como se um carro estivesse viajando a 25 km / h enquanto o outro carro estivesse viajando a -25 km / h.

As colisões inelásticas também podem ocorrer para objetos que viajam na mesma direção. Digamos que, em vez de uma colisão frontal, um carro seja batido na traseira do outro. Nesse caso, o momentum também é conservado porque, conforme os dois carros colidem, eles se tornam um sistema. No entanto, não é realista esperar que os carros saiam dessa situação sem deformação permanente, então esta é definitivamente uma colisão inelástica!

Resumo da lição

Quando dois ou mais objetos entram em contato um com o outro, ocorre uma colisão . Os objetos que colidem são considerados um sistema e, portanto, seguem a lei da conservação do momento .

Existem dois tipos de colisões que ocorrem: elástica e inelástica . As colisões elásticas ocorrem quando os objetos não estão permanentemente deformados e o calor não é gerado a partir da colisão. As colisões inelásticas ocorrem quando os objetos se unem ou ficam permanentemente deformados.

Colisões elásticas perfeitas são raras porque geralmente algum calor é gerado durante uma colisão. No entanto, como visto com as bolas de bilhar em colisão, a colisão não causa nenhum dano permanente aos objetos envolvidos.

Em contraste, as colisões inelásticas causam danos permanentes, que vemos muito frequentemente quando os carros colidem na estrada. Em ambos os casos, o momento é conservado porque, embora o momento das partes individuais do sistema mude, essas mudanças são iguais e opostas, portanto, se cancelam para o sistema como um todo.

Resultados de Aprendizagem

Com o conhecimento que você construiu com o estudo desta lição, você pode:

  • Lembre-se de que as colisões seguem a lei da conservação do momento
  • Esclareça o que acontece durante as colisões elásticas e inelásticas
  • Fornece exemplos de colisões elásticas e inelásticas
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