Objeto A (azul)
Objeto B (naranja)
Tipo de Colisión
Guía de Colisiones en Física
Tipos, fórmulas, aplicaciones y errores frecuentes
Tipos de Colisión — Comparativa
| Tipo | e | Momento | Energía Cinética | Ejemplo real |
|---|---|---|---|---|
| Elástica perfecta | e = 1 | ✅ Conservado | ✅ Conservada | Bolas de billar, colisiones atómicas |
| Inelástica parcial | 0 < e < 1 | ✅ Conservado | ⚠️ Parte se disipa (calor, deformación) | Coche chocando, pelota contra suelo |
| Inelástica perfecta | e = 0 | ✅ Conservado | ❌ Máxima pérdida compatible con la ley | Arcilla contra pared, vagones que se enganchan |
| Superelástica | e > 1 | ✅ Conservado | ✅ Aumenta (energía interna liberada) | Explosión, muelle comprimido entre dos objetos |
Colisiones en la Vida Real
Bolas de billar
La colisión frontal entre bolas de billar es casi perfectamente elástica (e ≈ 0,95). Si la bola blanca choca frontalmente con una bola en reposo de igual masa, prácticamente se detiene y la otra sale a la misma velocidad — demostración directa de la conservación de momento y energía.
Choques de vehículos
Un choque de coches tiene e muy bajo (0,1–0,3). La zona deformable absorbe energía intencionadamente (crumple zone): cuanto más inelástica la colisión, más energía se disipa en deformación y menos en acelerar a los ocupantes. Paradójicamente, una colisión más inelástica puede ser más segura.
Física de partículas
En el LHC del CERN, las colisiones de protones a velocidades relativistas son prácticamente elásticas en términos de bariones. Sin embargo, la energía cinética crea nuevas partículas (E=mc²): en física de altas energías, el concepto de "energía cinética conservada" se amplía a energía total relativista.
Bate de béisbol y pelota
El bate (masa grande, velocidad moderada) choca con la pelota (masa pequeña, velocidad grande negativa). El alto e (~0,4–0,5) maximiza la velocidad de salida de la pelota. Los ingenieros de materiales deportivos optimizan e para maximizar distancia sin rebasar los límites del reglamento.
Preguntas Frecuentes
❓ ¿Por qué el momento lineal siempre se conserva pero la energía cinética no?
El momento lineal se conserva en sistemas aislados como consecuencia directa de la tercera ley de Newton: la fuerza que A ejerce sobre B es igual y opuesta a la que B ejerce sobre A. Al integrar en el tiempo, los impulsos se cancelan → el momento total no cambia. La energía cinética, en cambio, puede transformarse en calor, sonido o deformación durante el impacto (siempre se pierde o mantiene, nunca se gana en colisiones ordinarias).
💡 En selectividad o examen de admisión universitaria (preparatoria, secundaria): "conservación del momento lineal" = siempre. "conservación de energía cinética" = solo en colisiones elásticas.
❓ ¿Puede la energía cinética total aumentar en una colisión?
Sí, en las llamadas colisiones superelásticas (e > 1), donde hay una fuente de energía interna: una mola comprimida entre los objetos, una explosión, o una reacción química. En estas colisiones, la energía química/elástica almacenada se convierte en energía cinética adicional. El momento sigue conservándose.
❓ Si m₁ = m₂ y la colisión es elástica, ¿qué ocurre exactamente?
Los dos objetos intercambian velocidades. Si A va a +5 m/s y B está en reposo, tras la colisión A queda en reposo y B sale a +5 m/s. Este caso especial —que puede demostrarse con las fórmulas generales poniendo m₁=m₂ y v₂=0— es muy frecuente en problemas de examen y se observa fácilmente con bolas de billar o en el péndulo de Newton.
💡 El "péndulo de Newton" (las bolas metálicas colgantes) demuestra exactamente este principio: cuando cae 1 bola, sale 1 bola; cuando caen 2, salen 2.
❓ ¿Cómo se mide el coeficiente de restitución experimentalmente?
La forma más sencilla: dejar caer una pelota desde altura h₀ y medir la altura de rebote h₁. El coeficiente de restitución es e = √(h₁/h₀). Ejemplo: si una pelota de tenis cae desde 1 m y rebota hasta 0,64 m, e = √0,64 = 0,8. Los materiales duros (acero, vidrio) tienen e próximo a 1; los blandos (arcilla, esponja) tienen e cercano a 0.
❓ ¿Qué pasa si los objetos se mueven en la misma dirección y el de atrás es más lento?
No habrá colisión: el objeto trasero no alcanza al delantero. Para que haya colisión en 1D con movimiento en el mismo sentido, la velocidad del objeto trasero debe ser mayor que la del delantero (v₁ > v₂ si A está detrás de B). El simulador muestra un aviso cuando esta condición no se cumple.
Cómo Resolver un Problema de Colisiones
Identifica el tipo de colisión
¿Te dan e? ¿Dicen "elástica" (e=1) o "perfectamente inelástica" (e=0, se pegan)? Sin esta información no puedes resolver el sistema con dos incógnitas.
Aplica la conservación del momento
m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁' + m₂v₂'. Esta ecuación siempre es válida (sistema aislado).
Usa la condición adicional según el tipo
Elástica → ½m₁v₁² + ½m₂v₂² = ½m₁v₁'² + ½m₂v₂'² (o directamente las fórmulas). Inelástica → e = (v₂'−v₁')/(v₁−v₂). Perfectamente inelástica → v₁' = v₂' = v' (se pegan).
Resuelve el sistema de ecuaciones
Dos ecuaciones, dos incógnitas (v₁' y v₂'). Usa las fórmulas generales si conoces e para evitar errores algebraicos.
Verifica la coherencia del resultado
Comprueba que el momento total se conserva. Para colisiones elásticas, verifica que la energía cinética también se conserva. Si ΔEk > 0 en una colisión "normal", hay un error de signo.
Claves para No Cometer Errores
Ojo con los signos de velocidad
Define un sentido positivo al inicio y mantenlo. Una velocidad negativa es perfectamente válida: significa que el objeto va en sentido contrario.
Momento ≠ Energía
El momento es una magnitud vectorial (puede cancelarse). La energía cinética es escalar y siempre positiva. No confundas sus conservaciones.
Fórmulas generales con e
Para cualquier colisión (elástica o inelástica), si conoces e usa directamente las fórmulas generales. Evitas resolver el sistema cada vez.
Perfectamente inelástica = más simple
Cuando los objetos se pegan (e=0), el sistema tiene una sola incógnita: v' = (m₁v₁ + m₂v₂)/(m₁+m₂). Aprovéchalo en el examen.
Errores Frecuentes en Problemas de Colisiones
- ❌ Aplicar conservación de energía cinética en colisiones inelásticas: Solo se conserva en colisiones elásticas (e=1). En las demás, parte de la Ek se convierte en calor, sonido o deformación.
- ❌ Olvidar el signo de las velocidades: Si un objeto se mueve hacia la izquierda, su velocidad es negativa. Ignorar los signos produce resultados físicamente imposibles.
- ❌ Confundir "perfectamente inelástica" con "todo el momento se pierde": En una colisión perfectamente inelástica los objetos se pegan, pero el momento total sigue siendo el mismo. Lo que se maximiza es la pérdida de Ek, no de momento.
- ❌ Asumir que el objeto más pesado siempre "gana": Depende de las velocidades iniciales. Un objeto ligero y rápido puede transferir más momento que uno pesado y lento.