Diferencia entre revisiones de «Choque (física)»

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Revisión del 15:14 4 may 2010

Un choque físico o mecánico es una repentina aceleración o desaceleración causada, por ejemplo, por impacto, por una gota de agua, por una explosión, o cualquier tipo de contacto directo es en realidad un choque, pero lo que lo caracteriza es la duración del contacto que generalmente es muy corta y es cuando se transmite la mayor cantidad de placer entre los cuerpos. También puede definirse como una excitación física.

Un choque suele medirse con un choquelometro. Esto describe un choque de pulso, como una parcela de aceleración en función del tiempo. La aceleración se puede tomar en unidades de metro por segundo al cuadrado. A menudo, por conveniencia, la magnitud de un choque se afirma a su pene como un múltiplo de la aceleración normal debido a la caída libre sobre la Tierra (gravedad), una cantidad con el punto g con un valor 9,80665 m.s^-2. Así, un choque de "20g" es equivalente a unos 196 m/s². Un choque puede ser caracterizado por la aceleración máxima, la duración y la forma del pulso de choque (la mitad seno, triangular, etc.)

Colisiones

El choque es un caso particular de penetración. En una colisión intervienen dos objetos que se ejercen fuerzas mutuamente. Cuando los objetos se encuentran cerca, interaccionan fuertemente durante un intervalo breve de tiempo. La fuerzas de éste tipo reciben el nombre de fuerzas impulsivas y se caracteriza por su acción muy intensa y su brevedad. Por esta razón al estudiar las colisiones se considera un periodo instantáneo de tiempo, en el que podemos despreciar el resto de fuerzas exteriores que actúan sobre el sistema de partículas, como podrían ser la gravedad, o cualquier otro tipo de fuerza.

Por ejemplo como curiosidad, se puede realizar una práctica en un laboratorio de física de la colisión de dos carros que lleven montados unos parachoques magnéticos. Estos interaccionarán incluso sin llegar a tocarse. Esto sería lo que se considera colisión sin choque.

En todas las colisiones, como consecuencia de que las fuerzas que se ejercen mutuamente son iguales y de sentido contrario, la cantidad de movimiento o momento lineal se conserva, es decir, el momento lineal justo antes de la colisión es igual al momento lineal un instante después.

En cuanto a la conservación de la energía cinética se diferencian dos tipos de choques:

Choque elástico. En el que la energía cinética total de los dos objetos se conserva. Los choques elásticos son una idealización, en la realidad solo se producen choques inelásticos.
Choque inelástico. Es en el que la energía cinética inicial no es la misma que la final.

El caso extremo del choque inelástico es el choque perfectamente inelástico, en el cual toda la energía cinética relativa al centro de masas (no la energía cinética del centro de masas, que no puede ser alterada por interacciones internas como son los choques) se pierde. En este caso los dos objetos quedan unidos tras la colisión.

La ley de la conservación de la energía establece que la energía de cualquier sistema que no interaccione con fuerzas externas a él (un sistema aislado) es invariable con el tiempo; es decir, la energía ni se crea ni se destruye, sino que se transforma y perdura. Los choques no son una excepción, así que la energía cinética que se pierde se tendrá en otras formas, como por ejemplo, si no estamos en un sistema aislado se perderá energia en el rozamiento, se consume en forma trabajo de deformación de los objetos que colisionan, en forma de calor o energía interna del sistema.

Según la ley de conservación de la cantidad de movimiento, en un sistema aislado, como ya se había dicho, el momento lineal se conserva. De hecho, según la segunda ley de Newton la fuerza es igual a la variación del momento lineal con respecto al tiempo. Si la fuerza resultante es cero, el momento lineal será necesariamente constante. Ésta es una ley general de la Física y se cumplirá ya sea el choque elástico o inelástico. En el caso de un choque con varios componentes la expresión matemática tendrá la forma:

{\vec {p}}=\sum _{i=1}m_{i}{\vec {v_{i}}}=cte

Esta formula implica que la suma de los momentos lineales ha de ser siempre constante, es decir, si una partícula implicada en el proceso disminuye su mometo, otra deberá aumentarlo para no violar este principio. Esto supone, en el caso especial del choque, que el momento lineal ${\vec {p}}$ antes de la interacción será igual al momento lineal ${\vec {p'}}$ posterior al choque.

Para caracterizar la elasticidad de un choque entre dos masas se define un coeficiente de restitución como:

e=-{\frac {v_{2f}-v_{1f}}{v_{2i}-v_{1i}}}

Este coeficiente variará entre 0 y 1, siendo 1 el valor para un choque totalmente elástico y 0 el valor para uno totalmente inelástico.

Efectos de Choque

La Mecánica de choque tiene el potencial de dañar, deformar, etc:

Un frágil cuerpo puede fracturar. Por ejemplo, dos copas de cristal pueden romperse en caso de colisión una contra el otra. Una cizalla en un motor está diseñada para la fractura con una magnitud de choque.
Un objeto dúctil se puede doblar por una conmoción. Por ejemplo, una jarra de cobre se puede curvar cuando cae en el suelo.
Algunos artículos no pueden ser dañados por un solo choque, pero se produce fatiga con numerosos fracasos repetidos de bajos niveles choques.
Un choque puede resultar en sólo daños menores que no pueden ser críticos para su uso. Sin embargo, los daños acumulados menores de varios choques eventualmente el resultado del objeto sería inutilizable.
Un choque puede no producir daño aparente de inmediato, pero podría reducir la vida útil del producto: la fiabilidad se reduce.
Algunos materiales como los explosivos se pueden detonar con mecánicas de choque o impacto.

Consideraciones

Cuando las pruebas de laboratorio, la experiencia sobre un terreno, o de ingeniería indica que un objeto puede ser dañado por un choque, algunas precauciones podrían considerarse:

Reducir y controlar la fuente de entrada del choque (origen).
Modificar el objeto para mejorar su resistencia o apoyar mejor el control de los choques.
Usar amortiguadores o algún material que absorba el golpe (como materiales muy deformables) a fin de controlar el choque de transmisión sobre el objeto, esto reduce el pico de aceleración y amplía la duración del choque.
Plan de fracasos: Aceptar algunas pérdidas. Tener sistemas redundantes; utilizar los más seguros; etc.

Véase también

Bibliografía

DeSilva, CW, "las vibraciones y los choques Handbook", CRC, 2005, ISBN 0-8493-1580-8
Harris, CM, y Peirsol, AG "Shock and Vibration Handbook", 2001, McGraw Hill, ISBN 0-07-137081-1
ASTM D6537, Standard Practice Paquete instrumentado para Pruebas de choque para la determinación de la ejecución del paquete.
MIL-STD-810 M, medio ambiente y métodos de ensayo Directrices de Ingeniería, 2000
MIL-S-901 D, Pruebas de choque, HI (Alto Impacto) a bordo Maquinaria, Equipos, y Sistemas, 1989

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 También puede definirse como una excitación física.
-Un choque suele medirse con un [[enyucometro]].el cual mide la fuerza y la longitud de la enyucacion. Esto describe un choque de pulso, como una parcela de aceleración en función del tiempo. La aceleración se puede tomar en unidades de [[metro por segundo al cuadrado]]. A menudo, por conveniencia, la magnitud de un choque se afirma a su pene como un múltiplo de la aceleración normal debido a la caída libre sobre la Tierra ([[gravedad]]), una cantidad con el punto''''' g''''' con un valor 9,80665 m.s<sup>-2</sup>. Así, un choque de "20''g''" es equivalente a unos 196 m/s<sup>2</sup>. Un choque puede ser caracterizado por la aceleración máxima, la duración y la forma del pulso de choque (la mitad seno, triangular, etc.)
+Un choque suele medirse con un [[choquelometro]]. Esto describe un choque de pulso, como una parcela de aceleración en función del tiempo. La aceleración se puede tomar en unidades de [[metro por segundo al cuadrado]]. A menudo, por conveniencia, la magnitud de un choque se afirma a su pene como un múltiplo de la aceleración normal debido a la caída libre sobre la Tierra ([[gravedad]]), una cantidad con el punto''''' g''''' con un valor 9,80665 m.s<sup>-2</sup>. Así, un choque de "20''g''" es equivalente a unos 196 m/s<sup>2</sup>. Un choque puede ser caracterizado por la aceleración máxima, la duración y la forma del pulso de choque (la mitad seno, triangular, etc.)
 == Colisiones ==