Quando um objeto em movimento colide com um objeto estacionário de massa idêntica, o objeto estacionário encontra a maior força de colisão. Isso é verdadeiro ou falso? Por quê?

Em um caso ideal de colisão elástica de "head-to-head" de pontos materiais ocorrendo durante um período de tempo relativamente curto, a afirmação é falsa.

Uma força, agindo sobre um objeto em movimento, diminui a velocidade inicial # V # para uma velocidade igual a zero, e a outra força, igual à primeira em magnitude, mas oposta em direção, agindo sobre um objeto previamente estacionário, acelera até uma velocidade do objeto anteriormente em movimento.

Na prática, temos que considerar muitos fatores aqui. O primeiro é colisão elástica ou inelástica. Se é inelástica, a lei de conservação da energia cinética não é mais aplicável, já que parte dessa energia é convertida em energia interna de moléculas de ambos os objetos em colisão e resulta em seu aquecimento.

A quantidade de energia assim convertida em calor afeta significativamente a força que causa o movimento do objeto estacionário que depende muito do grau de elasticidade e não pode ser quantificado sem nenhuma suposição sobre objetos, o material de que eles são feitos, forma etc.

Vamos considerar um caso simples de colisão "cabeça a cabeça" quase elástica (não há colisões absolutamente elásticas) de um objeto de massa # M # que se move a velocidade # V # com um objeto estacionário da mesma massa. As leis de conservação de energia cinética e momentum linear permitem calcular exatamente as velocidades # V_1 # e # V_2 # dos dois objetos após uma colisão elástica:

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

#MV = MV_1 + MV_2 #

Cancelando a massa # M #, elevando a segunda equação para uma potência de 2 e subtraindo a forma do resultado da primeira equação, obtemos

# 2V_1V_2 = 0 #

Portanto, a solução para este sistema de duas equações com duas velocidades desconhecidas # V_1 # e # V_2 # é

# V_1 = V # e # V_2 = 0 #

A outra solução algebricamente correta # V_1 = 0 # e # V_2 = V # deve ser descartado, pois fisicamente significa que o objeto em movimento passa pelo estacionário.

Como o objeto em movimento anterior desacelera # V # para #0# durante o mesmo tempo que o objeto estacionário acelera de #0# para # V #, as duas forças que atuam nesses objetos são iguais em magnitude e opostas em direção.