Se dois planadores de massa igual e velocidade inicial oposta colidem perfeitamente elasticamente quais são as velocidades finais em termos de velocidades?
Veja como resolver esse problema usando os princípios de conservação de momento e energia cinética:
Entendendo os conceitos *
colisão perfeitamente elástica: Uma colisão onde o momento e a energia cinética são conservados.
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Conservação do Momentum: O momento total de um sistema permanece constante antes e depois de uma colisão.
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Conservação da energia cinética: A energia cinética total de um sistema permanece constante antes e depois de uma colisão.
Vamos configurar o problema: *
massa de cada planador: m
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Velocidade inicial do planador 1: v₁
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Velocidade inicial do planador 2: -v₁ (direção oposta)
Aplicando a conservação do momento: *
Momento inicial: mv₁ + m (-v₁) =0
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Momento final: mv₁ ' + mv₂' =0 (onde v₁ 'e v₂' são as velocidades finais)
Como o momento inicial é zero, o momento final também deve ser zero. Isso nos dá:
v₁ ' + v₂' =0
Aplicando a conservação da energia cinética: *
Energia cinética inicial: (1/2) mv₁² + (1/2) m (-v₁) ² =mv₁²
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Energia cinética final: (1/2) mv₁'² + (1/2) mv₂'²
Equipando a energia cinética inicial e final:
mv₁² =(1/2) mv₁'² + (1/2) mv₂'²
Resolvendo as velocidades finais: 1.
da equação do momento: v₁ '=-v₂'
2.
substitua isso na equação de energia: mv₁² =(1/2) m (-v₂ ') ² + (1/2) mv₂'²
3.
Simplifique: mv₁² =mv₂'²
4.
Resolva para V₂ ': v₂ '=v₁
5. Substitua de volta à equação do momento para encontrar v₁ ': v₁ '=-v₁
Conclusão: As velocidades finais dos dois planadores são:
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Glider 1 (Originalmente movendo -se com Velocity V₁): v₁ '=-v₁ (o planador reverte a direção e mantém sua velocidade)
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Glider 2 (originalmente movendo -se com velocidade -v₁): v₂ '=v₁ (o planador também reverte a direção e mantém sua velocidade)
Em uma colisão perfeitamente elástica entre dois objetos de massa igual e velocidades iniciais opostas, eles simplesmente trocam velocidades.