En una vía sin fricción, un carrito en movimiento choca con otro que está en reposo; ambos quedan unidos y se mueven juntos.
Cambiar las condiciones:
Cambiar los valores con el control deslizante
1 kgのAが6 m/sで、静止した2 kgのBに衝突。連結後の速さは？
接触開始からAを左向きに30 Nで0.10秒間押す。押し終えた後の速さは？
Explicar el fenómeno a partir de las ecuaciones
1Se escribe la ecuación de movimiento de AmAdvAdt=FA……
2También se escribe la ecuación de movimiento de BmBdvBdt=FB……
3Se aplica la tercera ley de NewtonFA+FB=0……
4Se obtiene una ecuación que describe el movimiento del conjunto de los 2 carritosmAdvAdt+mBdvBdt=0……
5Como las masas son constantes, la expresión se reescribe en términos de derivadas de la cantidad de movimientod(mA vA)dt+d(mB vB)dt=0……
6La suma de las derivadas se expresa como la derivada de la cantidad de movimiento totald(mA vA + mB vB)dt=0……
7Como la derivada es 0, la cantidad de movimiento total es constantemA vA+mB vB=Constante……
8Se aplica el resultado a los carritos que quedan unidosmA vA0+mB vB0=(mA + mB) V……
Ampliación: fuerzas externas, impulso y energía
9Se considera el caso en que actúa una fuerza externaΔ(mA vA + mB vB)=∫Fext dt……
10Se estudia solo A para relacionar el impulso con el cambio de su cantidad de movimientomA V − mA vA0=∫FA dt……
11Se compara la energía cinética antes y después del choque½ mA vA0²+½ mB vB0²＞½ (mA + mB) V²……
Lo aprendido en este capítulo
Por la tercera ley de Newton, las fuerzas internas entre A y B suman cero. Si la fuerza externa neta sobre el conjunto de A y B también es cero, la cantidad de movimiento total permanece constante durante el choque.
2 m/sRapidez en las condiciones iniciales
Cuando se aplica la fuerza externa, el impulso de −3 N·s reduce la cantidad de movimiento total de 6 a 3 kg·m/s.
En la vida cotidianaUn cohete avanza por la fuerza de reacción al expulsar gases hacia atrás.
Aunque las velocidades de los cuerpos cambien durante una colisión, la cantidad de movimiento total permanece constante si las masas no cambian, se cumple la tercera ley de Newton y no actúan fuerzas externas. Esta conclusión se obtiene al sumar las ecuaciones de movimiento de los cuerpos. No es necesario conocer la magnitud de las fuerzas que ejercen entre sí ni cómo varían, ya que se cancelan al sumar las ecuaciones. Si actúa una fuerza externa, la cantidad de movimiento total cambia en una cantidad igual al impulso de esa fuerza. La energía cinética disminuye en las colisiones en las que los cuerpos quedan unidos, pero la conservación de la cantidad de movimiento se cumple independientemente de ello.