As colisões são interações entre corpos em que um exerce força sobre o outro, sendo a classificação feita de acordo com a conservação da energia.
As colisões são classificadas como elásticas e inelásticas.
Veja quais são as características de cada tipo de colisão.
Colisões elásticas
A colisão é denominada elástica quando ocorre conservação da energia cinética e do momento linear dos corpos envolvidos.
A principal característica desse tipo de colisão é que, após o choque, as velocidades das partículas mudam de sentido ou direção, mas o módulo da velocidade relativa entre os objetos se conserva, ou seja:
A figura abaixo representa uma colisão elática:
Podemos observar que, após o choque, as esferas passaram a mover-se em sentido contrário ao que tinham antes de colidirem.
Nesse tipo de colisão, ocorre a conservação da energia e do momento linear. Essa conservação pode ser descrita pelas equações:
Para conservação do momento linear:
Sendo que:
mA e mB são as massas dos corpos A e B, respectivamente;
Vi é a velocidade inicial;
Vf é a velocidade final.
Colisões inelásticas
Nesse tipo de colisão, a energia cinética não se conserva, ou seja, perde-se parte, ou toda energia cinética durante a colisão.
A energia cinética pode ser transformada em outra forma, como energia térmica, por exemplo, ocasionando o aumento da temperatura dos objetos que colidem.
A energia cinética também pode ser transformada em energia sonora (ruído, baralho durante a colisão):
Bem como parte da energia cinética pode provocar deformações permanentes nos corpos envolvidos.
Dessa forma, apenas o momento linear é conservado.
As colisões inelásticas podem ser classificadas de duas formas: perfeitamente inelásticas e parcialmente inelásticas.
Colisões perfeitamente inelásticas
Após esse tipo de colisão, os objetos seguem unidos como se fossem um único corpo, com massa igual à soma das massas antes do choque. Esse tipo de colisão também é chamada de colisão plástica.
A energia cinética se conserva parcialmente quando os corpos (unidos após a colisão) seguem com velocidade final não nula (Vf ≠0), ou é toda perdida, quando os corpos (juntos) ficam em repouso após o choque.
Nesse tipo de colisão, a velocidade relativa final é nula.
Veja a figura:
Nesse caso:
Colisões parcialmente inelásticas
Nesse caso, após a colisão os corpos envolvidos não ficam juntos, como na colisão elástica, mas parte da energia cinética é perdida durante a colisão; por isso essa colisão pode ser também chamada de parcialmente elástica.
Colisão parcialmente inelástica = Colisão parcialmente elástica
As colisões parcialmente inelásticas (ou, parcialmente elásticas) constituem a maioria das colisões que ocorre na natureza. Nesse caso, poderíamos tratá-las apenas por colisões parciais.
Após o choque, as partículas separam-se, e a velocidade relativa final é menor do que a inicial.
Observe a figura:
A figura acima mostra o comportamento de duas esferas antes e depois de uma colisão parcialmente inelástica.
Para compreender melhor, utilizamos valores numéricos para as velocidades. O módulo da velocidade relativa antes da colisão é dada pela diferença entre as duas velocidades:
Obs.: Velocidade é uma grandeza vetorial, portanto, os sinais representam os sentidos dos vetores quando têm a mesma direção.
Depois da colisão, temos a seguinte situação:
Podemos ver que a velocidade relativa depois da colisão é menor que a velocidade relativa antes da colisão. É isso que caracteriza essa colisão como parcialmente inelástica (ou, parcialmente elástica).
Vamos estudar o "coeficiente de restituição" de uma colisão?
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