Concetti Chiave
- Durante un urto tra biglie di uguale massa, si verifica uno scambio di velocità che consente la conservazione della quantità di moto nel sistema.
- Un urto elastico provoca una deformazione temporanea delle biglie, permettendo uno scambio di energia senza variazione dell'energia cinetica totale.
- Gli urti perfettamente elastici e completamente anelastici sono eventi teorici; gli urti reali si collocano in una via di mezzo.
- Negli urti anelastici, i corpi si deformano e formano una massa unica, con perdita di energia cinetica trasformata in calore e lavoro di deformazione.
- Gli urti elastici si possono considerare a livello molecolare, dove le particelle dei gas possono urtare senza perdite di energia.
Qual è il fenomeno dell'urto tra biglie?
I giocatori di bocce o di biliardo sanno che in caso d’urto, se la biglia colpita era ferma, essa parte di colpo mentre quella urtante spesso si arresta, come se fosse avvenuto uno scambio di velocità tra i due corpi.
La conservazione della quantità di moto nel sistema isolato costituito dalle due biglie è possibile proprio attraverso tale scambio. Considerando biglie di uguale massa m, la quantità di moto prima dell’urto è m • v + m • 0, dopo l’urto diventa m ¦ 0 + m • v. E evidente l’uguaglianza:
m-v + m- 0 = m- 0-\-m-v.
La biglia urtante esercita insomma un’azione subendo la reazione uguale e continuato della biglia urtata.
Scambio di energia e velocità
Per spiegare il fenomeno si deve ammettere che l’urto abbia provocato una deformazione elastica delle due biglie con il conseguente immediato ritorno alla forma primitiva. Avviene dunque uno scambio di energia tra i due corpi, così come avviene uno scambio di velocità, ma non cè variazione di energia cinetica nel sistema. In altre parole, nell'urto elastico la somma delle energie possedute dai corpi prima e dopo l’impatto si mantiene uguale.
Noi siamo partiti, per semplificare, da un’ipotesi di masse uguali di cui una sola in moto, ma anche corpi di massa diversa e animati entrambi
da movimento, in condizioni di urto elastico man-tengono sia la quantità di moto, sia l’energia cinetica del sistema.
Urti elastici e anelastici
L’urto perfettamente elastico è un evento solo teorico, almeno a livello macroscopico, così come l’urto completamente anelastico, nel quale cioè i due corpi si deformano senza reagire formando una massa unica. In questo secondo caso si man¬tiene la quantità di moto, ma c’è perdita di energia cinetica che viene trasformata in lavoro di deformazione, quindi in calore.
Quando si urtano dei veicoli, come troppo spesso avviene, si ha un esempio di impatto non completamente elastico e neppure del tutto anelastico. Urti completamente elastici sono ipotizzabili a livello molecolare tra le particelle costituenti i gas, nonché tra esse e le pareti del recipiente, con la conseguenza che tali urti possono ripetersi indefinitamente senza provocare perdite di energia all'aeriforme. Se ne riparlerà a proposito della teoria cinetica dei gas.
Domande da interrogazione
- Qual è il principio fondamentale che regola gli urti tra biglie?
- Cosa accade all'energia cinetica durante un urto elastico?
- Qual è la differenza tra urti elastici e anelastici?
Il principio fondamentale è la conservazione della quantità di moto, che avviene attraverso uno scambio di velocità tra le biglie coinvolte nell'urto, come descritto nel testo.
Durante un urto elastico, la somma delle energie cinetiche dei corpi rimane costante, poiché avviene uno scambio di energia senza variazione totale, come spiegato nel testo.
Gli urti elastici mantengono sia la quantità di moto che l'energia cinetica, mentre negli urti anelastici si conserva solo la quantità di moto, con una perdita di energia cinetica trasformata in lavoro di deformazione, come indicato nel testo.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
