Colisión inelástica en el plano
De Laplace
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1 Enunciado
Un neutrón de masa m que se mueve con velocidad choca con un protón (de casi la misma masa), que se mueve con velocidad
. La colisión es completamente inelástica, de forma que tras ella, las dos partículas se mueven solidariamente como un núcleo de deuterio. La colisión se produce en el origen de coordenadas.
- ¿Cuál es la velocidad final de la nueva partícula formada? ¿Qué ángulo forma con el eje OX?
- ¿Cuánta energía se pierde en la colisión? ¿Para qué valores de θ es máxima o mínima esta energía perdida?
2 Velocidad final
Cuando la colisión es completamente inelástica, las dos partículas se fusionan en una, de masa la suma de las iniciales. La velocidad final se obtiene a partir de la conservación de la cantidad de movimiento.
![m_1\vec{v}_1+m_2\vec{v}_2 = (m_1+m_2)\vec{v}_f](/wiki/images/math/b/6/4/b64c46408e8a6f8261fab2d4be5e2f15.png)
En este caso, que las dos partículas tienen la misma masa, la velocidad final es simplemente
![\vec{v}_f=\frac{\vec{v}_1+\vec{v}_2}{2}](/wiki/images/math/3/c/f/3cf6a5958de2b87059d79b5e1cc34ab7.png)
Sustituyendo los valores del enunciado
![\vec{v}_f = v_0\left(\frac{1+\cos(\theta)}{2}\vec{\imath}+\frac{\mathrm{sen}(\theta)}{2}\vec{\jmath}\right)](/wiki/images/math/9/3/3/933ea3c8c137946787cf4ea9e22b166b.png)
Usando las relaciones trigonométricas del ángulo mitad esto se puede escribir
![\vec{v}_f = v_0\cos^2\left(\frac{\theta}{2}\right)\vec{\imath}+v_0\mathrm{sen}\left(\frac{\theta}{2}\right)\cos\left(\frac{\theta}{2}\right)\vec{\jmath}](/wiki/images/math/d/7/b/d7baf1366b01ed2a0eece3b4f9db241c.png)
y sacando factor común
![\vec{v}_f = v_0\cos\left(\frac{\theta}{2}\right)\left(\cos\left(\frac{\theta}{2}\right)\vec{\imath}+\mathrm{sen}\left(\frac{\theta}{2}\right)\vec{\jmath}\right)](/wiki/images/math/4/b/8/4b8074e16b6da3928a315bf9609fb060.png)