Tipos de Colisões

Tipos de Colisões

Tipos de colisões são classificações baseadas nos conceitos de Conservação da Energia e Conservação do Momento.

Quando falamos de Conservação da Energia, temos que ter uma atenção maior para esse conceito, que é muito mais abrangente do que os alunos estão acostumados a tratar.

Neste momento, precisamos deixar claro que, aquilo que se conserva como sendo uma lei da natureza é a ENERGIA TOTAL, mas o que estamos estudando é a ENERGIA CINÉTICA, que vem a ser uma fração da ENERGIA TOTAL

Em outras palavras, a Energia total sempre se conserva, mas a energia cinética, nem sempre. No caso de uma colisão, os objetos que colidem, possuem energia cinética (“energia de movimento”) que pode ser convertida em outro tipo de energia após a colisão. Sendo assim, a energia cinética pode não se conservar, visto que ela pode diminuir, convertendo-se em outro tipo de energia.

Basicamente existem 3 tipos de colisões, onde cada uma delas apresentará algo de diferente na conservação da energia e consequentemente nas velocidades que os objeto terão após a colisão.

Colisão Elástica

Neste tipo de colisão, nós temos tanto a conservação da energia quanto a conservação do momento. Os objetos que colidem, possuem velocidades diferentes um do outro após a colisão, onde o de menor massa sempre terá a maior velocidade. Sendo assim, para determinarmos as velocidades finais, utilizamos ambas as leis de conservação.

Conservação da Energia Mecânica, que neste caso, se resume na energia cinética.

\[E_{Inicial}=E_{Final}\]

\[\frac{m_a v_{a_i}^2}{2} + \frac{m_b v_{b_i}^2}{2} = \frac{m_a v_{a_f}^2}{2} + \frac{m_b v_{b_f}^2}{2}\]

Conservação do Momento

\[p_i = p_f\]

\[m_a v_{a_i} + m_b v_{b_i} = m_a v_{a_f} + m_b v_{b_f}\]

Em geral, o que buscamos calcular são as velocidades finais dos objetos. Como neste tipo de colisão teremos dois objetos com velocidades distintas, precisaremos utilizar ambas as fórmulas de conservação para conseguir calculá-las, visto que para encontrar duas variáveis (as duas velocidades), precisamos de no minimo duas equaçãos que nos permita montar um sistema de equações.

Colisão Inelástica

Na Colisão Inelástica, os objetos que colidem ficam presos um ao outro. Um bom exemplo desse tipo de colisão é a flexa que acerta um pequeno tronco de madeira solto, permitindo que tanto a flexa quanto a madeira sejam jogados em uma direção. Parte da energia cinética é utilizada no acoplamento entre os objetos. Sendo assim, após a colisão, os objetos acoplados possuem uma energia cinética, mas o seu valor é inferior ao que tinha antes da colisão.

Logo, neste tipo de colisão, não podemos utilizar a conervação da energia, o que não será nenhum problema, ja que os objetos estando acoplados (juntos) possuem a mesma velocidade. I

sso significa que temos apenas uma velocidade para encontrar.

Para resolver este tipo de problema, podemos apenas usar a conservação do momento.

\[p_i = p_f\]

\[m_a v_{a_i} + m_b v_{b_i} = (m_a + m_b) v_{a_f}\]

Colisão Parcialmente Elástica

Colisão Parcialmente Elástica é aquela onde não temos a conservação da energia, assim como na inelástica, porém os objetos possuem velocidades distintas, assim como na colisão elástica. Este tipo de situação é o mais comum na natureza que observamos com nossos olhos.

A energia que não se conserva se transforma em barulho e normalmente em deformações dos objetos que colidem. Sendo assim, temos um problema. Tendo em vista que cada objeto possui uma velocidade distinta, precisamos de duas equações para montar um sistema que nos permita encontrar seus valores. Entretanto, não podemos usar a conservação de energia como fazermos na colisão elástica.

Para resolver este problema, precisamos utilizar a VELOCIDADE RELATIVA, que é uma teoria que nos permite obter uma outra expressão que juntamente com a conservação do momento, nos permitirá encontrar os valores das velocidades. Porém, esta parte veremos mais à frente.