¿Por qué la velocidad a lo largo de la pared no cambia en el choque?

La pared es lisa: la fuerza del choque va por la normal. En la dirección tangencial la fuerza es nula, así que se conservan la cantidad de movimiento tangencial y la velocidad tangencial: v_t′ = v_t.

¿Qué significa el coeficiente de restitución e = 0,5?

La rapidez relativa de separación a lo largo de la normal es la mitad de la de acercamiento: |v_n′| = 0,5 |v_n|. Parte de la energía cinética se va en calor, sonido y deformación. Si e = 1 el choque es perfectamente elástico; si e = 0 la velocidad normal después del choque es cero.

¿Cuándo el ángulo de reflexión iguala al de incidencia?

Si e = 1 y no hay fricción — como la ley de reflexión en óptica, ángulos medidos desde la normal. Si e < 1 la componente normal disminuye y el ángulo de reflexión queda mayor que el de incidencia.

¿En qué se diferencia el esquema del rebote de una pelota real?

No hay fricción, ni giro, ni deformación. En una pelota real también cambia la velocidad tangencial y aparece rotación. Aquí solo hay intercambio de cantidad de movimiento por la normal y el coeficiente e.

Choque oblicuo contra una pared

Q: ¿En qué se diferencia el esquema del rebote de una pelota real?

No hay fricción, ni giro, ni deformación. En una pelota real también cambia la velocidad tangencial y aparece rotación. Aquí solo hay intercambio de cantidad de movimiento por la normal y el coeficiente e.

Una partícula choca contra una pared lisa inclinada: la velocidad normal cambia de signo y se multiplica por el coeficiente de restitución e.

Gráficas

Sobre el modelo

El choque oblicuo contra una pared lisa descompone la velocidad en componentes normal y tangencial respecto de la superficie. No hay fricción, así que la componente tangencial no cambia: v_t′ = v_t. La normal después del choque es v_n′ = −e v_n, donde e es el coeficiente de restitución (0 ≤ e ≤ 1). Si e = 1 el choque es perfectamente elástico: se conserva la energía cinética y el ángulo de incidencia iguala al de reflexión (ambos respecto de la normal). Si e < 1, |v_n| después del choque es menor, la energía cinética total baja y el ángulo de reflexión es mayor que el de incidencia. La pared es un plano fijo de inclinación dada; el cuerpo es una partícula, sin rotación ni deformación. Los bordes están abiertos: tras el choque la partícula puede salir del recuadro.

Para quién: Bachillerato y primer año de facultad: impulso en el choque, descomposición de la velocidad, coeficiente de restitución.

Conceptos clave

coeficiente de restitución
choque oblicuo
componente normal
componente tangencial
choque elástico
ángulo de incidencia
descomposición de la velocidad

Cómo funciona

Un solo segmento plano de inclinación regulable; en el centro se dibuja la normal n. En el choque el impulso va solo por la normal: v_t′ = v_t, v_n′ = −e v_n. Si e = 1 se conserva la energía cinética y los ángulos agudos respecto de n coinciden antes y después; si e < 1, |v_n| después es menor y K total baja. Los bordes están abiertos: el disco puede salir del recuadro.

Fórmulas principales

v′ = v − (1+e)(v·n)n · v·n < 0 (acercamiento)

v′_n = −e v_n · v′_t = v_t (pared lisa)

Preguntas frecuentes

¿Por qué la velocidad a lo largo de la pared no cambia en el choque?: La pared es lisa: la fuerza del choque va por la normal. En la dirección tangencial la fuerza es nula, así que se conservan la cantidad de movimiento tangencial y la velocidad tangencial: v_t′ = v_t.
¿Qué significa el coeficiente de restitución e = 0,5?: La rapidez relativa de separación a lo largo de la normal es la mitad de la de acercamiento: |v_n′| = 0,5 |v_n|. Parte de la energía cinética se va en calor, sonido y deformación. Si e = 1 el choque es perfectamente elástico; si e = 0 la velocidad normal después del choque es cero.
¿Cuándo el ángulo de reflexión iguala al de incidencia?: Si e = 1 y no hay fricción — como la ley de reflexión en óptica, ángulos medidos desde la normal. Si e < 1 la componente normal disminuye y el ángulo de reflexión queda mayor que el de incidencia.
¿En qué se diferencia el esquema del rebote de una pelota real?: No hay fricción, ni giro, ni deformación. En una pelota real también cambia la velocidad tangencial y aparece rotación. Aquí solo hay intercambio de cantidad de movimiento por la normal y el coeficiente e.

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