O conceito de colisão na física

Introdução

Consideremos um choque frontal simples de dois corpos de massas diferentes, formando um sistema de dois corpos fechado e isolado, no qual não há entrada ou saída de massa e nenhuma força externa resultante agindosobre o sistema. Se a energia cinética do sistema for a mesma antes e pós-choque, este é denominado choque elástico.

O estudo de colisões envolve o conhecimento da conservação da quantidade de movimento (momento linear) e da energia. Considera-se que os corpos em colisões formam um sistema fechado sem ainterferência de forças externas. Para entendermos os seus detalhes se faz necessário a definição de algumas grandezas físicas vetoriais como veremos a seguir.

Nas colisões onde parte da energia é transferida para o outro corpo e se transforma em energia cinética, sonora, térmica ou outras formas de energia têm então uma colisão inelástica, contudo isso não nos interessa nesse primeiro momento.

Quando ocorre a colisão entre duas partículas A e B, elas formam um sistemaisolado, pois as forças associadas à colisão são internas de ação e reação entre as partículas A e B. Forças externas como, força da gravidade, força de atrito, força de resistência do ar, apresentamintensidades insignificantes em comparação com as forças internas relacionadas à colisão. A Física tem definido o choque elástico como um evento isolado, no qual dois ou mais corpos em movimento...

Em física, chama-se colisão elástica ou choque elástico a uma colisão entre dois ou mais corpos na qual estes não sofrem deformações permanentes durante o impacto. Numa colisão elástica conservam-se tanto o momento linear como a energia cinética do sistema, e não há intercâmbio de massa entre os corpos, que se separam depois da colisão. As colisões em que a energia não se conserva e em que se produzem deformações permanentes nos corpos chamam-se inelásticas.

Vamos considerar dois corpos de massas mA e mB que se movem com velocidades VA e VB e sofrem, num determinado momento, colisão.

Os módulos das forças trocadas internamente, durante a colisão, são muito superiores aos módulos das forças externas (se existirem). Portanto, num choque, o sistema pode ser considerado mecanicamente isolado.

Vamos considerar dois corpos, A e B, com movimentos na mesma direção, que sofrem colisão central e frontalmente.Lembro dele como o bate e volta, é o choque perfeito, em que tudo se conserva, a energia cinética, a quantidade de movimento e as velocidades de aproximação e afastamento. Pense numa bola de basquete, se você a solta, ela não sobe de volta na sua mão, pois perdeu um pouco de energia no choque, mas se voltasse, seria um choque perfeitamente elástico.

O que faz sentido, pois se ele não perde energia na colisão, a energia cinética se conserva. É o choque real, o exemplo verdadeiro da bola de basquete, que ao quicar no chão não volta na sua mão, por causa da perda de energia no choque. Intuitivamente, a energia cinética não se conserva, a inicial era maior, pois parte se perdeu durante o choque. A quantidade de movimento se conserva e o coeficiente de restituição é sempre um número maior que zero e menor que um.

Antes do choque

Após do choque

Observação: as velocidades devem ser colocadas na equação acima com seus respectivos sinais:

Coeficiente de restituição

Antes do choque, os corpos A e B se aproximam com velocidade:

Após o choque, os corpos A e B se afastam com velocidade:

O coeficiente de restituição de um choque é obtido pela razão entre as velocidades de afastamento e aproximação:

Tipos de choque

No choque entre dois corpos, não há ganho que energia, portanto o módulo da velocidade de afastamento deve ser menor do que o módulo da velocidade de aproximação ou igual a ele.

a) Colisão inelástica ou plástica: é o tipo de choque que ocorre quando após a colisão, os corpos seguem juntos (com a mesma velocidade), logo temos:

No choque inelástico, a energia cinética do sistema, diminui, ou seja, parte da energia cinética inicial do sistema é transformada em outras formas de energia.

b) Choque parcialmente elástico: é o tipo de choque que ocorre quando, após a colisão, os corpos seguem separados (com velocidades diferentes), tendo o sistema uma perda de energia cinética, logo temos:

No choque parcialmente elástico, a energia cinética do sistema diminui.

c) Choque perfeitamente elástico: é o tipo de choque que ocorre quando, após a colisão, os corpos seguem separados (com velocidades diferentes), e o sistema não perde energia cinética, logo temos:

No choque perfeitamente elástico, a energia cinética do sistema permanece constante.

Colisão Elástica

Para dois corpos A e B em colisão elástica,