The Air-Table Collision — Momentum in Two Directions

Mecánica Intermedio Gratis VR · AR
The Air-Table Collision — Momentum in Two Directions – Mecánica
The Air-Table Collision — Momentum in Two Directions – Mecánica

Una mesa de hockey de aire vista casi desde arriba, con el campo liso y los ejes x e y pintados en una esquina. El disco A se desliza a lo largo de x hacia el disco B, que espera en reposo; los dos son del mismo plástico, así que el más pesado es el más ancho. Cinco deslizadores fijan las dos masas, la rapidez de A, dónde golpea A a B —el ángulo φ entre la trayectoria de A y la recta que une los centros en el instante del contacto, de 0° (choque frontal) a 70° (un roce)— y lo elástico que es el choque. Pulse ▶ y la pasada se reproduce una vez: deja en la mesa puntos estroboscópicos cada 0,1 s, la recta rosa de los centros y el ángulo φ, y se detiene justo antes de que un disco llegue a la banda, para que pueda leer las direcciones y comparar las cantidades de movimiento.

Cómo usar esta simulación

Qué observar

La física detrás

Los discos son lisos, así que el único empuje entre ellos actúa a lo largo de la recta que une sus centros. B, en reposo, solo puede salir a lo largo de esa recta; A conserva su velocidad perpendicular a ella. A lo largo de la recta, el coeficiente de restitución e fija qué parte de la rapidez de acercamiento vuelve como rapidez de separación: e = 1 es un choque perfectamente elástico y e = 0 significa que, a lo largo de la recta, los discos siguen juntos. La cantidad de movimiento es un vector: se conserva por separado en x y en y. Con los valores iniciales (0,20 kg a 2,0 m/s contra 0,80 kg, φ = 30°, e = 0,67): x: 0,20 × 2,0 = 0,80 v′B cos 30°, luego v′B = 0,58 m/s; y: 0 = 0,20 v′A − 0,80 v′B sen 30°, luego v′A = 1,15 m/s, a 90° de la trayectoria inicial de A. La fila x indica 0,40 = 0,00 + 0,40 y la fila y, 0 = +0,23 − 0,23. En el choque frontal (φ = 0°) A rebota a 0,67 m/s y B avanza a 0,67 m/s. Con masas iguales y e = 1, los dos discos salen siempre en ángulo recto.

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