Uma colisão elástica é o caso especial em que dois objetos ricocheteiam um no outro sem perder qualquer energia cinética por calor, som ou deformação. Esta calculadora resolve as equações padrão de colisão elástica 1D para as velocidades finais de ambos os objetos e mostra a contabilidade do momento e da energia cinética que prova que a colisão é realmente elástica.
Como funciona a Calculadora de Colisão Elástica
A calculadora resolve duas equações ao mesmo tempo: conservação do momento (m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2') e conservação da energia cinética (1/2 m1v1^2 + 1/2 m2v2^2 = 1/2 m1v1'^2 + 1/2 m2v2'^2). Resolver esse par de equações para as duas velocidades finais desconhecidas fornece as fórmulas fechadas mostradas na seção Fórmula, de modo que o resultado aparece instantaneamente, sem necessidade de iteração.
O cálculo assume que a colisão é unidimensional (ambos os objetos se movem ao longo da mesma linha, antes e depois) e perfeitamente elástica. As colisões no mundo real – acidentes de carro, a maioria dos impactos esportivos – perdem alguma energia devido ao calor e à deformação e são apenas aproximadamente elásticas; bolas de bilhar, moléculas de gás e colisões de esferas duras em problemas de física são os exemplos reais mais próximos.
Entradas e o que elas significam
Insira a massa de cada objeto em quilogramas (sempre positivo) e sua velocidade em metros por segundo, usando uma convenção de sinais consistente para direção — por exemplo, mover-se para a direita é positivo e mover-se para a esquerda é negativo. A velocidade do objeto 2 é comumente definida como 0 para modelar um alvo estacionário, mas qualquer valor sinalizado funciona.
A razão de massa entre os dois objetos tem um efeito descomunal no resultado: quando as massas são iguais, os objetos trocam velocidades exatamente; quando uma massa domina, o objeto mais leve absorve a maior parte da mudança de velocidade, enquanto o objeto mais pesado mal percebe a colisão.
Limites e casos extremos
Esta calculadora modela apenas colisões elásticas 1D (frontais) — ela não lida com colisões 2D ou 3D em ângulo, onde as velocidades finais dependem do ângulo de impacto, bem como das massas e velocidades. Ele também assume que o momento e a energia cinética são exatamente conservados, por isso não deve ser usado para modelar impactos inelásticos reais, como acidentes de carro.
Se ambas as massas forem zero ou os números inseridos não forem válidos, a calculadora sinalizará a entrada em vez de mostrar um resultado — uma massa total de zero não tem colisão física para resolver. Para uma colisão em que os objetos ficam juntos em vez de se separarem, use um cálculo de colisão perfeitamente inelástico em vez deste.