Conservación de la cantidad de movimiento
Hace poco estudiamos que la cantidad de movimiento nos venía dada por
Dos móviles que se mueven en la misma dirección pero sentidos opuestos poseen la misma cantidad de movimiento antes y después de un choque.
Vamos a fijarnos en el problema siguiente:
2.147 Un vagón de una masa de 10000 kg se desliza por una vía con una velocidad anterior al choque de 20 m/s.
En sentido contrario en la misma vía otro vagón de 50000 kilos de masa marcha a una velocidad de 15 m/s.
Tratándose de un choque elástico ¿cuáles son las velocidades de cada vagón después del choque?
Respuesta – Solución paso a paso
En primer lugar es aconsejable disponer de un dibujo, figura, foto, etc., siempre ayuda a comprender mejor:
La cantidad de movimiento antes del choque es, aplicando la fórmula: masa multiplicada por la velocidad de cada vagón:
La cantidad de movimiento después del choque es, aplicando la fórmula de la masa multiplicada por la velocidad de cada vagón:
Tenemos una ecuación y dos incógnitas: vf y Vf.
Necesitamos otra ecuación para resolver el problema.
La segunda ecuación la obtenemos aprovechando la ecuación de la energía cinética.
La energía cinética antes y después del choque son iguales. La energía no se destruye, en este caso se transforma en valores diferentes relativas a la velocidad.
La energía cinética antes del choque aplicando la fórmula y sustituyendo valores es:
Después del choque la energía cinética valdrá también 7625000 J lo que nos permite escribir:
Ya hemos conseguido las dos ecuaciones para las dos incógnitas vf y Vf:
Resolvemos el sistema:
Simplificamos lo que podemos:
Nos queda:
Simplificamos la segunda igualdad por 5000:
Despejamos vf en la 1ª igualdad y la sustituimos en la 2ª ecuación:
Elevamos al cuadrado el primer término:
Quitamos denominadores:
Reducimos términos semejantes y ordenamos la ecuación de 2º grado:
Resolvemos esta ecuación:
El vagón de más masa sale rebotado hacia la derecha (signo positivo) a una velocidad de 8,677833 m/s y sustituyendo este valor en la primera ecuación obtenemos:
El vagón de menor masa sale despedido hacia la izquierda (signo menos) a una velocidad de 33,88915 m/s.