Terceira Equação da Física: A Quantidade de Movimento para Compreender as Colisões

Princípio da Conservação do Momento

A terceira equação fundamental da física clássica, que poderia ser considerada essencial, é a equação da conservação do momento ou impulso.
Em outras palavras, a soma dos momentos dos objetos antes de um evento (como uma colisão) é igual à soma dos momentos após o evento, desde que não haja forças externas agindo.

Essa lei é particularmente útil no estudo de colisões (elásticas e inelásticas) e explosões. Por exemplo, se dois objetos colidem, a conservação do momento permite calcular as velocidades finais dos objetos após o impacto, desde que se conheçam suas massas e velocidades iniciais.

Equação da Conservação do Momento

p = mv

• p é o momento ou impulso do objeto, expresso em quilogramas metros por segundo (kg·m/s),

• m é a massa do objeto, em quilogramas (kg),

• v é a velocidade do objeto, em metros por segundo (m/s).

O Que p=mv Nos Diz?

Consideremos dois objetos com massas m1 e m2 movendo-se com velocidades iniciais v1 e v2. Após a colisão, suas velocidades são v'1 e v'2.
A conservação do momento nos diz: m1 v1 + m2 v2 = m1 v'1 + m2 v'2
A energia cinética total do sistema é conservada antes e depois da colisão.

Essa equação, combinada com a energia cinética se a colisão for elástica, permite determinar as velocidades dos dois objetos após o impacto.

A velocidade é uma grandeza vetorial porque descreve não apenas a rapidez com que um objeto se move, mas também a direção em que ele se move. Isso é essencial para descrever o movimento completo de um objeto em um espaço tridimensional.
Como a velocidade ($ \vec{v} $) é uma grandeza vetorial, o momento ($ \vec{p} $) também deve ser um vetor. A direção e a magnitude de p são determinadas pelas de v.

Noções de Colisões Elásticas e Inelásticas

Colisões são interações nas quais dois ou mais objetos entram em contato e trocam energia e momento. Existem principalmente dois tipos de colisões com base na conservação da energia cinética: colisões elásticas e colisões inelásticas.

Em uma colisão elástica, a energia cinética total do sistema é conservada antes e depois da colisão. Isso significa que a energia cinética total dos objetos envolvidos na colisão permanece constante, embora a energia possa ser redistribuída entre os objetos em forma de movimentos e velocidades diferentes.
Exemplos: Colisões entre bolas de bilhar ou colisões entre partículas em um gás.

Em uma colisão inelástica, a energia cinética total não é conservada. Parte da energia cinética é transformada em outras formas de energia, como energia térmica, sonora ou energia de deformação. Os objetos podem se deformar, aquecer ou produzir ruído.
Exemplos: Colisão entre veículos em um acidente de carro onde os carros se deformam e aquecem, ou o impacto de uma bola de tênis contra uma parede onde a bola muda de forma.