Urti e loro classificazione
Due automobili che si scontrano frontalmente, le stone del curling che impattano l’una sull’altra, il pendolo di Newton che si trova sulle scrivanie degli uffici: sono tutte situazioni analoghe, sono esempi di urti.
Un urto è un fenomeno durante il quale due corpi entrano in contatto e tra di loro si generano forze impulsive il cui modulo è molto maggiore delle forze
esterne al sistema formato dai due corpi
In genere, sul sistema formato dai due corpi che urtano agiscono forze esterne non nulle.
Si pensi, ad esempio, a una bambina che lancia una palla contro una pila di barattoli in un luna park.
Sulla palla, prima dell’urto, e sulla palla e sul barattolo colpito, dopo l’urto, agisce la forza peso, che è una forza esterna al sistema formato da palla e barattolo e che non è bilanciata da alcun’altra forza.
Tuttavia, al momento dell’urto, la forza impulsiva che la palla esercita sul barattolo e la forza di reazione che esercita il barattolo sulla palla, hanno modulo talmente elevato rispetto alla forza peso da rendere quest’ultima trascurabile.
Dunque, durante la breve durata di un urto tra due corpi, le forze esterne al sistema formato dai corpi stessi sono assenti o trascurabili.
Ne segue che tale sistema è isolato e, di conseguenza, la sua quantità di moto totale si conserva.
La quantità di moto totale di un sistema nell’istante immediatamente precedente a un urto è uguale alla quantità di moto totale del sistema nell’istante immediatamente successivo all’urto stesso.
Poiché il sistema formato dai corpi che si urtano è isolato, la sua energia totale si conserva.
Non è detto, tuttavia, che si conservi la sua energia cinetica, intesa come somma delle energie cinetiche dei corpi che lo compongono.
Consideriamo, ad esempio, un urto tra due automobili.
Durante l’impatto compiono lavoro forze non conservative che trasformano l’energia meccanica in altre forme di energia: le vetture si scaldano dissipando energia sotto forma di calore, l’impatto produce un rumore che sprigiona un’onda sonora tramutando energia meccanica in energia acustica, un’ulteriore parte di energia meccanica si disperde come conseguenza della deformazione permanente delle carrozzerie delle automobili. Dunque, in generale, le forze impulsive che agiscono durante l’urto non sono conservative e producono una variazione dell’energia cinetica totale del sistema.
Distinguiamo, perciò, due tipologie di urti:
- urti anelastici, nei quali l'energia cinetica totale del sistema non si conserva
- urti elastici, nei quali l'energia cinetica totale del sistema si conserva
Nel quotidiano gli urti che avvengono non sono mai realmente elastici, perché una minuscola parte di energia cinetica viene sempre dissipata. Tuttavia, possono essere trattati in buona approssimazione come urti elastici quelli tra due sfere di metallo, due palle da biliardo o gli urti tra particelle subatomiche.
