Quan un objecte en moviment xoca amb un objecte estacionari de massa idèntica, l'objecte estacionari troba la major força de col·lisió. És cert o fals? Per què?

En un cas ideal de col·lisió elàstica "cap a cap" de punts materials produïts durant un període relativament curt de temps, la declaració és falsa.

Una força, que actua sobre un objecte en moviment anterior, la frena de la velocitat inicial # V # a una velocitat igual a zero, i l'altra força, igual a la primera en magnitud però oposada a la direcció, que actua sobre un objecte prèviament estacionari, l'accelera fins a una velocitat de l'objecte anteriorment en moviment.

A la pràctica, hem de tenir en compte molts factors. La primera és una col·lecció elàstica o inelàstica. Si és inelàstic, la llei de conservació de l’energia cinètica ja no s’aplica, ja que una part d’aquesta energia es converteix en energia interna de molècules d’ambdós objectes en xoc i provoca la seva calefacció.

La quantitat d’energia convertida així en calor afecta de manera significativa la força que causa el moviment de l’objecte estacionari que depèn molt del grau d’elasticitat i no es pot quantificar sense cap supòsit sobre objectes, el material del qual estan fets, la forma, etc.

Considerem un simple cas de col·lisió "cap a cap" gairebé elàstica (no hi ha col·lisions absolutament elàstiques) d’un objecte de massa # M # que es mou a la velocitat # V # amb un objecte estacionari de la mateixa massa. Les lleis de conservació de l’energia cinètica i del moment lineal permeten calcular exactament les velocitats # V_1 # i # V_2 # dels dos objectes després d'una col·lisió elàstica:

# MV ^ 2 = MV_1 ^ 2 + MV_2 ^ 2 #

#MV = MV_1 + MV_2 #

Cancel·lació de la massa # M #, elevant la segona equació a una potència de 2 i restant el resultat de la primera equació, obtenim

# 2V_1V_2 = 0 #

Per tant, la solució a aquest sistema de dues equacions amb dues velocitats desconegudes # V_1 # i # V_2 # és

# V_1 = V # i # V_2 = 0 #

L’altra solució algebraicament correcta # V_1 = 0 # i # V_2 = V # s’hauria de descartar, ja que físicament significa que l’objecte en moviment passa per l’estacionari.

Des de l’objecte en moviment anterior es desaccelera # V # a #0# durant el mateix temps que l'objecte estacionari anterior s'accelera #0# a # V #, les dues forces que actuen sobre aquests objectes són iguals en magnitud i oposades en direcció.