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¿Realmente es peor un choque a 80km/h que de frente a 40km/h?
Una pregunta que acabo de leer me dejó pensando. Si un coche de una tonelada que circula a 80km/h (22,22m/s) choca con un coche que está parado, entonces la energía cinética liberada en el impacto es:
1/2 * 22,22^2 * 1000 = 246.913,58 J
En cambio en un choque frontal en el que cada coche circula a 40km/h, la energía total es:
2 * 1/2 * 11,11^2 * 1000 = 123.456,79 J
Es decir, justo la mitad de antes.
Mi duda está en que esto es así si tomamos la carretera como referencia para medir las velocidades. Pero, ¿y si usamos un sistema de referencia centrado en uno de los coches? Entonces en ambos impactos la energía generada sería misma, concretamente igual al primer resultado, pero no al segundo. Sin embargo la energía cinética, que mide de alguna forma la gravedad del impacto, debe ser la misma sea cual sea el sistema de referencia. ¿Cómo se explica entonces que dependa del sistema de referencia?
Olvidemos el tema de que los coches se desplazan tras el impacto y la desaceleración. El tema es por qué la energía cinética cambia según el sistema de referencia.
12 Answers
- -- Golan -- 我留照Lv 78 years agoFavorite Answer
La ecuación que hay que utilizar para evitar ambigüedades es:
Ec = (m1 + m2) * Δv^2 / 2
Sin importar el sistema de referencia elegido, la Ec siempre será la misma.
En ambos ejemplos, las masas de los vehículos es la misma y Δv también.
La gravedad de cualquiera de los choques va a depender del grado de elasticidad de los mismos.
-
- ?Lv 68 years ago
Hola Carlos,
¿Realmente es peor un choque a 80km/h que de frente a 40km/h?
FaltarÃa información para responderte sobre si es igual o no, me explico, no es lo mismo chocar frontalmente contra un coche parado que contra un muro.
En el choque contra el coche parado este se moverá después del choque, en realidad, si consideramos coches idénticos, si el primer coche va a 100km/h entonces después del choque ambos se desplazarán a 50 km/h. El momento lineal pues se conserva.
En cambio, en el choque contra un muro la velocidad final del sistema coche-muro es 0, el momento lineal no se conserva.
Asà que toda la energÃa cinética que llevaba el coche se disipa y transfiere para detener a este,
de forma que la variación de energÃa cinética sea ÎEc = 0 - Ec = - Ec .
En la primera situación (coche detenido) en cambio, ÎEc = Ec f - Ecº , con la diferencia que ahora, la energÃa cinética final Ec f es diferente de 0.
Lo mismo podrÃamos hacer analizando la sitación por fuerzas, fácilmente se ve que la desaceleración cuando se choca contra el muro es mayor que cuando se choca contra el coche, ya que contra el muro la velocidad pasa de 100 km/h a 0 km/h mientras que contra el coche detenido la variación de la velocidad es de 50km/h, y por ende la fuerza de choque es menor.
Esto supongo que responde a tu primera pregunta, es decir, dependerá de qué tipo de choque es,
siendo un peor choque cuando la variación dela energÃa cinética sea mayor (si lo analizamos por energÃas) o cuando la desaceleración o cambio de la velocidad sea mayor (si lo analizamos por fuerzas), en cualquier caso, ambos caminos deberán llegar al mismo resultado.
Por otra parte, en un choque frontal donde ambos coches vayan a la misma velocidad, por curioso que parezca, serÃa lo mismo que chocar contra un MURO (asumiendo que es inamovible).
Si la situación es simétrica (coches idénticos, estructura, masa, deformación .. etc), en el choque, ambos coches se desplazarán hacia atrás lo mismo (si es que lo hacen) y ambos coches sufrirán la misma pérdida de energÃa cinética, de la cual una parte se transformará en calor, otra en ruido, deformación .. pero al igual que en el muro, el momento lineal no se conserva, la velocidad final del sistema coche-coche será igual que en la del sistema muro-coche, cero, sufrirán las mismas desaceleraciones y la situación a nivel energético o de fuerzas serÃa la misma.
La diferencia es que en el choque de los coches se disipa el doble de energÃa que en el choque contra el muro, pues el muro no tiene velocidad, pero claro, por la simetrÃa de la situación, como te he dicho antes, cada vehÃculo sufrirÃa la misma pérdida de Ec, que es la mitad de la total, la misma que la del sistema muro-coche.
Te dejo esto, quizá te aclare algo:
Fifth Gear
http://www.youtube.com/watch?v=l4PjSVOnrVg&feature...
Mythbusters
http://www.youtube.com/watch?v=r8E5dUnLmh4&feature...
Respecto a lo del sistema de referencia, no acabo de entender qué quieres decir con que
"la energÃa generada serÃa misma, concretamente igual al primer resultado".
De todas formas, creo que el error está en considerar uno de los coches como un buen sistema de referencia, pues el coche es un sistema de referencia no inercial, de hecho, por la velocidad relativa, las velocidades se sumarÃan, asÃ, si ambos van a 100 km/h, para el primer coche el segundo va a 200 km/h y el choque se produce a esta velocidad, y viceversa.
Saludos
JAVI.
- Anonymous8 years ago
Tienes un error.
La velocidad no es 11.11, sino 11.11*2.
PodrÃa parecer que como hay un 2 multiplicando antes la fórmula con eso se compensa, pero no; porque tendrÃas que hacer (11.11*2)^2 y no 2 * (11.11)^2.
- 8 years ago
No es correcto tomar como sistema de referencia uno de los autos, lo correcto es tomar la carretera
¿Los autos quedan en reposo sobre el asfalto luego del choque? si es asi el peor choque es 80 - 0
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- Anonymous8 years ago
Si ponemos un acelerómetro en los autos veremos que la energÃa es la misma en ambos ejemplos, es algo que podrÃan hacer los cazadores de mitos en su programa de TV, al tomar como referencia la carretera no consideramos las dos velocidades sumadas de ambos autos, comparando un auto con otro la velocidad es 80 km/h, en cambio desde el punto de vista de la carretera es 40 km/h.
Si yo le pregunto por teléfono a uno de los conductores ¿a que velocidad va?, me dirá 40 km/h, en el caso del auto que impacta con otro detenido me dirá viajo a 80 km/h. El primero se equivoca si no tiene en cuenta la velocidad del otro, pero dice la verdad si solo mira la carretera.
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Golan lo dijo mas fácil que yo : )
- 8 years ago
No termino de comprender el lÃo que te has montado con los sistemas de referencia, pero en teorÃa la energia no depende del sistema que tomes. Como dato, recuerda que en el primer caso el resultado es impreciso ya que la energÃa cinética después del choque no será 0, sino que se moverán ambos coches.
Lógicamente la energÃa liberada en el impacto incrementará con la velocidad...
Por cierto, por tu manera de plantear las cosas me parece que lo que imaginas no es la energÃa desprendida sino la fuerza de choque. Recuerda que F = m · a
- Anonymous8 years ago
Al final lo que te va a joder los dientes es la deceleración.
A 80 km/h contra un coche parado gran parte del impacto se absorbe por inercia. No hay una detención de 80 a 0.
El golpe frontal de las dos masas iguales te dice que habrá una deceleracion de 40 a 0, lo que supone una señora ostia.
Prefiero estar a 80 contra el coche parado que a 40 contra un coche a 40 de frente
- 8 years ago
Pero la energÃa cinética transmitida al punto de referencia en el punto de impacto serÃa 0, pues van en sentidos opuestos. No existirÃa punto de referencia como tal. Necesariamente se tiene que tomar como punto de referencia uno de los dos coches.
Visto de otro modo, la energÃa cinética de un coche a 80, también se reparte con el muro, siendo asà "igual" en ambos casos.
Si lo que estás midiendo es la magnitud del tortazo que se pegan los coches, no se tiene que medir la energÃa cinética, sino la cantidad de movimiento: masa * velocidad
1000*80=80000
1000*40*2=80000