Colisões Elásticas e Conservação do Momento
1 · Prever
Duas bolas idênticas rolam uma em direção à outra com a mesma velocidade e colidem elasticamente. Após a colisão, como se comparam suas velocidades com as anteriores?
- Cada bola salta para trás na mesma velocidade com que entrou
- Ambas as bolas param no ponto de colisão
- Ambas as bolas continuam inalteradas, como se passassem uma pela outra
2 · Preparar
- Abra a simulação de colisão elástica e pressione Redefinir.
- Confirme se ambas as bolas têm massa igual e defina a velocidade de aproximação para cada tentativa abaixo (a bola A se move para a direita, a bola B se move para a esquerda na mesma velocidade).
- Pressione Play, observe as sondagens de impulso em ambas as bolas e registre a leitura do impulso da Bola A logo após as bolas se separarem.
3 · Coletar Dados
| Massa m (cada bola) (kg) | Velocidade de aproximação v (m/s) | Bola A: quantidade de movimento p = mv (kg·m/s) | Bola A: EC = ½mv² (J) | Momento da bola A depois — previsão ideal (kg·m/s) | Momento total após a colisão (A + B) (kg·m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 6.00 | ||||
| 1.50 | 8.00 | ||||
| 2.00 | 5.00 |
Plote a velocidade de aproximação v (eixo x) em relação à energia cinética da bola A antes da colisão (eixo y).
4 · Analisar
- Mostre seu trabalho calculando o momento da bola A antes da colisão (p = mv) para uma tentativa e compare-o com a leitura da sonda de momento da simulação.
- Compare o momento da bola A antes e depois da colisão. O que a mudança de sinal lhe diz sobre sua direção? O momento total da bola A + bola B é conservado?
5 · Aprofundar
- A simulação utiliza uma restituição de 0.98, não um 1.0 perfeito. Como você esperaria que o impulso de recuperação fosse diferente da sua previsão idealizada e por quê?
- Se a bola B fosse duas vezes mais pesada que a bola A, a bola A ainda quicaria para trás? Use as fórmulas gerais de colisão elástica para raciocinar sobre isso.
A física por trás deste experimento
Momento
O impulso de cada bola antes do impacto, a partir da massa e da velocidade de aproximação que você definiu para cada tentativa. O momento total (bola A + bola B) é conservado durante a colisão.
Energia Cinética
Energia de movimento da bola A antes do impacto. Numa colisão perfeitamente elástica isto é totalmente conservado; a restituição 0.98 do sim ao vivo mantém apenas e² dele, que suas respostas elaboradas devem contabilizar.