Coliziune între corpuri rigide

În mecanica clasică, o coliziune, precum și între punctele materiale, poate apărea și între corpurile rigide și între punctele materiale și corpurile rigide. Considerațiile suplimentare cu privire la o coliziune între punctele materiale trebuie făcute, deoarece nu numai energia și impulsul sunt conservate, ci și impulsul unghiular . Acesta din urmă poate fi variat prin impulsul unghiular care este transmis corpului rigid în momentul în care primește un impuls pentru teorema impulsului unghiular. Dacă impulsul este dat în direcția polului, nu va exista nicio variație a impulsului unghiular, deoarece impulsul unghiular este $\Delta \mathbf {L} =\mathbf {r} \times \Delta \mathbf {p}$ ${\ displaystyle \ Delta \ mathbf {L} = \ mathbf {r} \ times \ Delta \ mathbf {p}}$ ${\ displaystyle \ Delta \ mathbf {L} = \ mathbf {r} \ times \ Delta \ mathbf {p}}$ unde este $\mathbf {r}$ ${\ displaystyle \ mathbf {r}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {r}}$ este poziția punctului de impact față de polul e $\Delta \mathbf {p}$ ${\ displaystyle \ Delta \ mathbf {p}}$ ${\ displaystyle \ Delta \ mathbf {p}}$ este impulsul: pentru produsul vector, dacă sunt pe aceeași linie, sinusul unghiului este zero, astfel încât să nu existe nicio variație a impulsului unghiular în sistem.

O coliziune care implică corpuri rigide poate avea mai multe consecințe:

Cele două corpuri rămân în contact și, prin urmare, continuă împreună, în acest moment energia lor nu este conservată, deoarece este dispersată în energie de deformare, dar impulsul general al sistemului rămâne neschimbat. De asemenea, impulsul unghiular nu se schimbă.

Un corp rigid care primește un impuls capătă un impuls egal cu produsul masei totale și viteza centrului de masă. În plus, dobândește un impuls unghiular care determină variația impulsului unghiular și, prin urmare, pune toate punctele corpului în rotație cu o anumită viteză unghiulară ( teorema impulsului unghiular ) în jurul centrului de masă .

Un alt caz este că corpul în mișcare se leagă la un moment dat. În acest caz, impulsul pe care îl primește corpul este, de asemenea, unghiular și, prin urmare, impulsul unghiular general este variat, care între timp a fost păstrat în absența forțelor externe . Apoi impulsul unghiular inițial (dat de produsul vector al distanței de la un pol și impulsul acestuia) plus momentul unghiular dat de impulsul unghiular , trebuie să dea o viteză unghiulară corpului care îi permite să se rotească în jurul axei de rotație ( pin). Dacă energia cinetică dată de rotația în jurul acelui punct este suficientă pentru a determina centrul de masă să depășească verticala care trece prin punctul de rotație, atunci corpul se va răsturna. De fapt, trebuie să existe atâta energie cinetică cât să acopere diferența de energie potențială dintre poziția inițială a centrului de masă și cea a echilibrului instabil pe verticală care precede răsturnarea.

Un caz similar cu cel precedent poate fi cel al unui corp rigid sau al unui punct material care se ciocnește cu un corp staționar deja pivotat. În acest caz, impulsul unghiular al sistemului este păstrat și corpul staționar primește un impuls unghiular care îl setează în rotație. Energia sistemului nu este conservată după coliziune.

O coliziune a unui corp de rulare și o suprafață cu un înalt coeficient de frecare pe care îl aduce în starea de rulare pur nu și la conservarea energiei , deoarece frecarea nu întotdeauna de lucru , care nu depinde de coeficientul de frecare. Momentul unghiular cu privire la un pol este întotdeauna păstrat. În cazul în care corpul a lovit suprafața merge în direcția opusă cu un impact elastic, atunci variația impulsului va fi $2mv$ ${\ displaystyle 2mv}$ ${\ displaystyle 2mv}$ întrucât rămâne la fel ca formă dar nu și invers.

Elemente conexe

Portalul de fizică

Portal mecanic