3.- Una nova mirada als xocs
En els xocs que heu estudiat en aquesta unitat, els vehicles quedaven deformats després de l'impacte. Com mostra la Figura 17, cada cotxe experimenta unes forces que produeixen una deformació de l'estructura. Part de l'energia del xoc es dedica a produir aquestes deformacions de manera que, tot i que l'energia total es conserva, hi ha una pèrdua d'energia cinètica. En aquest cas es diu que hi ha hagut un xoc inelàstic.
D'una altra banda, una col·lisió elàstica és aquella en la qual no hi ha pèrdua d'energia cinètica. L'energia que s'emmagatzema temporalment per la deformació elàstica es recupera com a energia cinètica quan els objectes reboten.
En un xoc elàstic es compleix que l'energia cinètica total abans del xoc és igual a l'energia cinètica total després del xoc. Si en el xoc intervenen dos objectes, matemàticament ho expressaríem de la següent manera
Substituint l'expressió de l'energia cinètica es pot escriure
on
i 
són les masses de cadascun dels objectes i 
i 
i 
i 
els mòduls de les velocitats respectives abans i després del xoc.
|
|
| Figura 17. Dos cotxes de prova després d'un xoc ( Font SCT) |
En un xoc elàstic es compleix que l'energia cinètica total abans del xoc és igual a l'energia cinètica total després del xoc. Si en el xoc intervenen dos objectes, matemàticament ho expressaríem de la següent manera
 |
(22) |
Substituint l'expressió de l'energia cinètica es pot escriure
 |
(23) |
on
i són les masses de cadascun dels objectes i i i i els mòduls de les velocitats respectives abans i després del xoc.
Qüestions
55 Un cos de 5 kg, a una velocitat de 4 m·s-1, xoca frontalment amb un altre de 10 kg que es mou cap a ell a una velocitat de 3 m·s-1. Si el bloc de 10 kg queda aturat després del xoc, 
56 Un cos de 3 kg, que es mou amb una velocitat de 4 m·s-1, xoca elàsticament contra un cos de 2 kg, inicialment aturat. Quines són les velocitats finals de cada un dels cossos?
57 Un bloc de 4 kg que es mou cap a la dreta, a una velocitat de 6 m·s-1, xoca elàsticament amb un altre bloc de 2 kg que també es mou cap a la dreta, a una velocitat de 3 m·s-1. Trobeu les velocitats finals de cada bloc.
58 Un vagó de massa M es desplaça a una velocitat v per una via horitzontal sense fricció i xoca contra un altre vagó idèntic aturat. Si després de l'impacte ambdós vagons queden units, quin percentatge de l'energia inicial s'ha perdut en el xoc?
(a) quina és la velocitat final del cos de 5 kg?
(b) és elàstic el xoc?
56 Un cos de 3 kg, que es mou amb una velocitat de 4 m·s-1, xoca elàsticament contra un cos de 2 kg, inicialment aturat. Quines són les velocitats finals de cada un dels cossos?
57 Un bloc de 4 kg que es mou cap a la dreta, a una velocitat de 6 m·s-1, xoca elàsticament amb un altre bloc de 2 kg que també es mou cap a la dreta, a una velocitat de 3 m·s-1. Trobeu les velocitats finals de cada bloc.
58 Un vagó de massa M es desplaça a una velocitat v per una via horitzontal sense fricció i xoca contra un altre vagó idèntic aturat. Si després de l'impacte ambdós vagons queden units, quin percentatge de l'energia inicial s'ha perdut en el xoc?
Activitat 7 Energia dissipada en el bot d'una pilota
Si es deixa caure una pilota al terra aquesta rebota assolint un altura inferior a la inicial. Aquest és un exemple de xoc inelàstic en el que es perd una part de l'energia, energia que es transfereix a l'aire en forma de calor.
Des del punt de vista d'un enginyer especialitzat en seguretat, quin és el xoc més desitjable, l'elàstic o l'inelàstic? Com s'han de dissenyar els trens i els cotxes per a resistir un xoc? La millor solució és l'absorció de l'energia cinètica produint el menor dany possible als ocupants. Una manera d'aconseguir això és construir les parts externes del vehicle d'un material que, en cas de xoc, experimenti una deformació plàstica, com és el cas de les zones deformables dels cotxes, mentre que l'habitacle on es troben els passatgers el constitueixen estructures fortes i rígides.
En d'altres situacions el xoc elàstic és desitjable, com en el cas d'alguns esports. Una raqueta de tennis cal que pugui tornar la pilota amb una pèrdua d'energia molt petita. Una joguina de sobretaula que es basa en els xocs elàstics és el "bressol de Newton" en el que un grup de boles reboten durant molt de temps.
En d'altres situacions el xoc elàstic és desitjable, com en el cas d'alguns esports. Una raqueta de tennis cal que pugui tornar la pilota amb una pèrdua d'energia molt petita. Una joguina de sobretaula que es basa en els xocs elàstics és el "bressol de Newton" en el que un grup de boles reboten durant molt de temps.
Activitat 8 Xocs en una dimensió
En aquesta activitat d'Interactive Physics analitzareu el xoc frontal de dues boles amb un programa informàtic de simulació. Podreu variar les diferents magnituds que intervenen i treure'n conclusions.
Activitat 9 Xoc frontal
En aquesta activitat analitzareu el xoc frontal d'un cotxe que circula a 64 km·h-1, amb airbag i sense airbaig. Per a fer-ho disposeu de les filmacions dels xocs en vídeo i d'un programa de tractament d'imatges.
Llicenciat sota la Creative Commons Attribution-ShareAlike 2.5 License