Quando un oggetto in movimento si scontra con un oggetto stazionario di massa identica, l'oggetto stazionario incontra la maggiore forza di collisione. È vero o falso? Perché?

In un caso ideale di collisione elastica "testa a testa" di punti materiali che si verificano durante un periodo di tempo relativamente breve, l'affermazione è falsa.

Una forza, agendo su un oggetto precedentemente in movimento, la rallenta dalla velocità iniziale # # V ad una velocità pari a zero, e l'altra forza, uguale alla prima in grandezza ma opposta in direzione, agendo su oggetto precedentemente stazionario, la accelera fino ad una velocità dell'oggetto precedentemente in movimento.

In pratica dobbiamo considerare molti fattori qui. Il primo è una collisione elastica o anelastica. Se è anelastica, la legge di conservazione dell'energia cinetica non è più applicabile poiché parte di questa energia viene convertita in energia interna di molecole di entrambi gli oggetti in collisione e risulta nel loro riscaldamento.

La quantità di energia così convertita in calore influenza in modo significativo la forza che causa il movimento dell'oggetto stazionario che dipende molto dal grado di elasticità e non può essere quantificata senza alcuna assunzione sugli oggetti, il materiale di cui sono fatti, la forma, ecc.

Consideriamo un caso semplice di collisione "testa a testa" quasi elastica (non ci sono collisioni assolutamente elastiche) di un oggetto di massa # M # che si muove alla velocità # # V con un oggetto fisso della stessa massa. Le leggi di conservazione dell'energia cinetica e del momento lineare consentono di calcolare esattamente le velocità # # V_1 e # # V_2 di entrambi gli oggetti dopo una collisione elastica:

# MV ^ 2 = MV_1 ^ 2 + MV_2 ^ 2 #

#MV = MV_1 + MV_2 #

Annullare la massa # M #innalzando la seconda equazione ad una potenza di 2 e sottraendo dal risultato la prima equazione, otteniamo

# 2V_1V_2 = 0 #

Pertanto, la soluzione a questo sistema di due equazioni con due velocità sconosciute # # V_1 e # # V_2 è

# V_1 = V # e # V_2 = 0 #

L'altra soluzione algebricamente corretta # V_1 = 0 # e # V_2 = V # dovrebbe essere scartato poiché fisicamente significa che l'oggetto in movimento passa attraverso il fermo.

Da quando l'oggetto precedentemente in movimento decelera da # # V a #0# nello stesso momento in cui l'oggetto stazionario precedente accelera da #0# a # # V, le due forze che agiscono su questi oggetti sono uguali in grandezza e opposte in direzione.