Alfaconnection
By Lucien Silvano Alhanati
Física
Energias mecânicas EMC
Choques mecânicos EMC05
Choques mecânicos unidimensionais EMC0501
O que se entende por choque mecânico unidimensional? EMC050101
Dizemos que duas partículas realizam um choque unidimensional quando antes, durante e depois do choque as suas velocidades mantêm a mesma direção, como mostra a figura. |
Qual é o gráfico velocidade x tempo das partículas num choque mecânico unidimensional? EMC050102
Antes e depois do choque as velocidades das partículas
permanecem constantes uma vez que não atuam forças. Durante o choque,
isto é, enquanto houver contato entre as partículas surgem forças F
de contato iguais e contrárias que alteram as velocidades.
A força F que atua sobre a partícula
de massa m1 sendo contrária à velocidade produz a sua
redução. Observação importante: |
No choque mecânico quando não atuam forças externas ao sistema de partículas, há conservação da quantidade de movimento do sistema? EMC050103
No choque mecânico quando não atuam forças externas ao
sistema de partículas, as únicas forças atuantes são forças
internas, isto é, forças que uma partícula exerce sobre outra. As forças internas ocorrem sempre aos pares, são forças de ação e reação, iguais e contrárias. A resultante das forças de contato é sempre nula o que acarretará conservação da quantidade de movimento do sistema.
Conseqüência:
Conclusão:
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O que se entende por coeficiente de restituição, num choque mecânico? EMC050104
Considere o choque mecânico mostrado na figura. Antes do choque as partículas se aproximam com uma velocidade vr e após o choque elas se afastam com uma velocidade vr' As velocidades de aproximação vr e de afastamento vr' podem ser visualizadas graficamente na figura com diferenças de ordenadas. Denominamos de coeficiente de restituição de um choque mecânico à razão entre as velocidades de afastamento das partículas após o choque e a velocidade de aproximação das partículas antes do choque. |
Qual é a classificação dos choques mecânicos quanto ao coeficiente de restituição? EMC050105
choque elástico | e = 1 |
vr' = vr |
|
choque inelástico | plástico | e = 0 | vr' = 0 |
inelástico propriamente dito | 0 < e < 1 | vr' < vr | |
hiperelástico | e > 1 | vr' > vr |
Qual é o aspecto do gráfico velocidade x tempo de um choque elástico? EMC050106
Qual é o aspecto do gráfico velocidade x tempo de um choque plástico? EMC050107
Qual é o aspecto do gráfico velocidade x tempo de um choque inelástico propriamente dito? EMC050108
Qual é o aspecto do gráfico velocidade x tempo de um choque hiperelástico? EMC050109
Qual é o balanço energético durante um choque mecânico? EMC050110
Considere o choque mecânico representado na
figura pelo seu gráfico velocidade x tempo
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Fase / instante | Evento | Deformação | Energia |
t < ti | anterior ao choque | nula | cinética constante |
ti | início do choque | nula | cinética |
ti < t < tCM | aproximação das velocidades | crescente | potencial elástica crescente cinética diminuindo |
tCM | velocidades iguais a vCM | máxima | potencial elástica máxima cinética mínima |
tCM < t < tf | afastamento das velocidades | diminuindo | potencial elástica diminuindo cinética crescente |
tf | término do choque | nula | cinética |
tf < t | posterior ao choque | nula | cinética constante |
Qual é o gráfico que representa a energia cinética x tempo num choque elástico? EMC050111
Consideremos um choque elástico onde o coeficiente de
restituição é igual a 1, isto é, um choque onde toda a energia
cinética utilizada na deformação é restituída. O gráfico representativo da variação da energia cinética x tempo tem o aspecto mostrado na figura. A energia cinética mínima ocorre quando a deformação é máxima, no momento em que as velocidades das partículas são iguais entre si e iguais a velocidade do centro de massa.
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Qual é o gráfico que representa a energia cinética x tempo num choque plástico? EMC050112
Consideremos um choque plástico onde o coeficiente de
restituição é igual a 0, isto é, um choque onde não há
restituição da energia cinética utilizada na deformação. O gráfico representativo da variação da energia cinética x tempo tem o aspecto mostrado na figura. A energia cinética mínima ocorre quando a deformação é máxima, no momento em que as velocidades das partículas são iguais entre si e iguais a velocidade do centro de massa.
A perda de energia mecânica do sistema corresponde a variação da energia cinética mostrada na figura. Esta perda corresponde a energia usada na deformação permanente e a energia térmica dissipada para o meio ambiente. |
Qual é o gráfico que representa a energia cinética x tempo num choque inelástico propriamente dito? EMC050113
Consideremos um choque inelástico propriamente dito onde
o coeficiente de restituição é menor que 1 e maior que 0, isto é, um
choque onde apenas parte da energia cinética utilizada na deformação
é restituída. O gráfico representativo da variação da energia cinética x tempo tem o aspecto mostrado na figura. A energia cinética mínima ocorre quando a deformação é máxima, no momento em que as velocidades das partículas são iguais entre si e iguais a velocidade do centro de massa.
A perda de energia mecânica do sistema corresponde a variação da energia cinética mostrada na figura. Esta perda corresponde a energia usada na deformação permanente e a energia térmica dissipada para o meio ambiente. |
Qual é o gráfico que representa a energia cinética x tempo num choque hiperelástico? EMC050114
Consideremos um choque hiperelástico onde o coeficiente
de restituição é maior que 1, isto é, um choque onde a energia
cinética final é maior que a inicial. Este choque ocorre quando há a
interveniência de uma energia estranha ao sistema de partículas, como
uma explosão por exemplo. O gráfico representativo da variação da energia cinética x tempo tem o aspecto mostrado na figura. A energia cinética mínima ocorre quando a deformação é máxima, no momento em que as velocidades das partículas são iguais entre si e iguais a velocidade do centro de massa.
O ganho de energia mecânica do sistema corresponde a variação da energia cinética mostrada na figura. Este ganho corresponde a uma energia estranha ao sistema que tenha surgido durante o choque. |
O que se entende por estudo do choque mecânico no referencial centro de massa? EMC050115
É o estudo do choque mecânico considerando a
velocidade das partículas em relação ao centro de massa do sistema. |
Qual é a propriedade fundamental do movimento das partículas no referencial centro de massa ? EMC050116
Consideremos duas partículas de massas m1 e
m2 em movimento com velocidades v1 e v2
respectivamente. vCM = (m1v1 + m2v2) / (m1 + m2) Realizando operações algébricas para obtermos as velocidades em relação ao CM. teremos: vCM(m1 + m2) = m1v1
+ m2v2 >>> vCMm1 +
vCMm2 = m1v1 + m2v2
>>>
Conclusões:
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Em que condições duas partículas realizam um choque trocando de velocidades? EMC050117
A figura mostra um gráfico velocidade x tempo de um choque em que as partículas trocam de velocidades. Como as partículas trocam de velocidades o choque será
elástico e =1 .
A figura a seguir mostra esferas elásticas de mesma massa realizando um choque mecânico trocando de velocidades. |