Question

Una pelota de ping pong se lanza hacia una bola de boliche fija. La pelota de ping pong hace una colisión elástica unidimensional y rebota de regreso a lo largo de la misma línea. En comparación con la bola de boliche después de la colisión, ¿cómo es la cantidad de movimiento y la energía cinética de la pelota de ping pong?

Answer 1

Al no actuar fuerzas externas, la cantidad de movimiento del sistema, es decir la pelota de ping pong y la bola de boliche, se conserva.

La cantidad de movimiento de cada elemento será el producto de su masa por su velocidad.

Inicialmente, la bola de boliche tendrá una cantidad de movimiento igual a cero (ya que está fija), mientras que si Mp y Vp son las magnitudes de la masa y la velocidad de la pelota de ping pong, su cantidad de movimiento será Mp * Vp.

Al chocar con la bola de boliche, suponiendo que la misma tiene libertad de movimiento, la pelota de ping pong transferirá parte de su cantidad de movimiento, con lo cual la bola de boliche experimentará un cambio en su estado, adquiriendo velocidad. Es de esperarse que, en virtu de su gran masa, comparada con la masa de la pelota de ping pong, el movimiento de la bola de boliche sea mínimo. Al considerar que el choque es elástico descartamos la presencia de fuerzas de fricción, por lo que necesariamente la bola de boliche tiene que adquirir algo de cantidad de movimiento, mientras que la pelota de ping pong verá disminuida su cantidad de movimiento en la misma cantidad en que la bola de boliche lo incrementó.

En una colisión elástica también se conserva la energía mecánica. En vista de que no hay cambio en la altura de los componentes del sistema, se convserva la energía cinética. Como, inicialmente la energía cinética de la bola de boliche es cero, la pelota de ping pong transferirá parte de su energía cinética a la bola de boliche, disminuyendo así su propia energía cinética.

En conclusión, después de la colisión, la cantidad de movimiento y la energía cinética de la pelota de ping pong se verán disminuídas.