Choque (física)

El choque se define como la interacción mutua entre dos o más cuerpos, de los cuales al menos uno está en movimiento, produciendo intercambio de momento y energía.

Un choque físico o mecánico es percibido por una repentina aceleración o desaceleración causada normalmente por un impacto, por ejemplo, de una gota de agua, aunque también una explosión causa choque; cualquier tipo de contacto directo entre dos cuerpos provoca un choque. Lo que mayormente lo caracteriza es la duración del contacto que, generalmente, es muy corta y es entonces cuando se transmite la mayor cantidad de energía entre los cuerpos.

Un choque suele medirse con un acelerómetro. 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 mide como un múltiplo de la aceleración de la (gravedad), g, que tiene un valor de 9,80665 m/s² a nivel del mar. Así, un choque de "20g" es equivalente a aproximadamente 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.)

En una colisión intervienen dos objetos ambos en movimiento que ejercen fuerzas mutuamente. Cuando los objetos están muy cerca entre sí o entran en contacto, interaccionan fuertemente durante un breve intervalo de tiempo. Las fuerzas externas son despreciables, haciendo a las internas principales en la interacción. Las fuerzas de este tipo reciben el nombre de fuerzas impulsivas y se caracterizan por su alto módulo y su breve periodo de acción. Un caso de este tipo de interacción, por ejemplo, es la colisión de dos carros que lleven montados parachoques magnéticos. Estos interactúan incluso sin llegar a tocarse, es lo que se considera colisión sin contacto.

Las fuerzas que se ejercen mutuamente son iguales y de sentido contrario. Si el choque es perfectamente elástico se conservan tanto el momento lineal como la energía cinética del sistema, y no hay intercambio de masa entre los cuerpos, que se separan después del choque. Si el choque es perfectamente inelástico (plástico) la energía cinética no se conserva y, como consecuencia, los cuerpos que colisionan pueden sufrir deformaciones y aumento de su temperatura.

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 es constante. Esta es una ley general de la Física y se cumplirá ya sea el choque elástico o inelástico. En el caso de un choque:

${displaystyle {vec {p}}=cte.}$

Esto supone, en el caso especial del choque, que el momento lineal ${displaystyle {vec {p}}}$ antes de la interacción será igual al momento lineal ${displaystyle {vec {p'}}}$ posterior al choque.

En mecánica newtoniana, para caracterizar la elasticidad de un choque entre dos masas se define un coeficiente de restitución como:

${displaystyle e=-{frac {V_{2f}-V_{1f}}{V_{2i}-V_{1i}}}}$

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

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

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

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