Choques
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Choques (Mecánica) en Relación a Cultura
En este contexto, a efectos históricos puede ser de interés lo siguiente: [1]
Definición
Aunque en su origen, la noción de choques (o colisión) en Física remonta al estudio de las interacciones repulsivas de corto alcance y variación espacial muy rápida (piénsese en el choques entre dos bolas de billar, fig. 1); actualmente se denomina choques a cualquier interacción entre un número finito (no necesariamente dos) de partículas, agregados de partículas, cuerpos rígidos, etc., que produzca una alteración (en un sentido amplio) de sus respectivos estados mecánicos, medible directa o indirectamente. El modelo de interacción supuesto condiciona las leyes de conservación del proceso. Experimentos directos o indirectos pueden servir de base para la confirmación o eliminación de determinadas leyes de conservación supuestas en un choques y, en definitiva, del tipo de interacción supuesto. Asimismo la suposición de la validez de una determinada ley de conservación puede permitir -hasta nueva experiencia contradictoria- la introducción de partículas fundamentales nuevas (así se descubrió el neutrino, partícula subatómica).
Puntos de vista clásico y cuántico. Clásicamente siempre es posible definir una distancia crítica de colisión entre dos sistemas interactuantes (fig. 1) que es aquella distancia de mínimo acercamiento entre dos sistemas, a partir de la cual su disminución implica el choques, lo que no significa necesariamente el contacto geométrico entre ellos. De ahí que la noción vulgar de choques corresponda a un caso muy particular de la noción física. Desde el punto de vista de la Mecánica cuántica (véase en esta plataforma: MECÁNICA IV), debido a las relaciones de indeterminación de Heisenberg (que reposan sobre una base experimental sólida), el conocimiento con precisión «grande» de la velocidad de una partícula hace que pierda todo contenido físico la noción de su trayectoria.
Aviso
No obstante, siempre que se habla de centro de fuerzas (fig. 2) se suele entender como tal una perturbación local del espacio de rango bien determinado. Ese rango define entonces la distancia crítica para el choques de una partícula libre con el centro; se suele hablar de choques continuo. cuando el alcance del centro de fuerzas es infinito como, p. ej., un potencial newtoniano gravitatorio puro. Sea C un centro de fuerzas y M una partícula libre; se denomina parámetro de impacto de M respecto a C a la distancia entre la trayectoria de M y C, sea de la trayectoria propiamente dicha o de una prolongación virtual de ella (fig. 1 y 2). Así, aunque clásicamente tienen sentido e interés los procesos de colisión en los que el parámetro de impacto puede ser arbitrario dentro de unos determinados límites (véase en esta plataforma: MECÁNICA II), es precisamente en Mecánica cuántica donde aparecen como naturalmente interesantes. Supóngase determinada la velocidad de una partícula incidente sobre un blanco; p. ej., la experiencia puede ser imaginada así: se supone que la partícula puede ser una cualquiera dentro de un cierto haz cilíndrico monocinético de diámetro no muy grande, a fin de limitarnos a la imagen más sencilla. El haz incide sobre el blanco, que se denomina centro difusor (centro de scattering, en inglés) y al cabo de un cierto intervalo de tiempo (piénsese en interacciones repulsivas de corto alcance) sé detectan partículas en cualquier dirección, respecto a la del haz incidente (fig. 2); se denomina sección eficaz (diferencial) por unidad del ángulo sólido del choques a la razón entre el número de partículas detectadas en una dirección dada, por unidad de tiempo, y el de partículas que por unidad de tiempo atravesaba una sección recta unidad del haz incidente (se suele utilizar, en Física nuclear como unidad de sección eficaz 1 barn= =10-z° cmz, siendo las dimensiones de los blancos – 1 fermi=10-13 cm.; el valor de una sección eficaz depende evidentemente de la interacción supuesta). Se suele hablar asimismo de probabilidad de transición de un estado inicial (¡)hacia un estado final (f).
Conviene añadir que así como en Mecánica clásica una barrera de potencial finita (una región en la que el valor del potencial repulsivo es superior a la energía mecánica de una partícula, p. ej., que va a chocar con ella) es infranqueable, en Mecánica cuántica existe una probabilidad de transición no nula (la partícula «atraviesa» la barrera, fenómeno que se denomina efecto túnel).
Clasificación. Ejemplos. Indice de elasticidad de choque. Cuando dos partículas libres (o sea que en el proceso a estudiar ninguna de ellas constituye un estado ligado de otro sistema), o dos agregados de partículas, chocan, puede ocurrir: a) Que las partículas, o agregados, salgan del choques sin modificación de sus estados internos: choques perfectamente elástico; un caso particular es, en primera aproximación, el que ocurre entre dos bolas de billar, en el que se cumple la conservación del ímpetu vectorial global y de la energía cinética global (véase en esta plataforma: DINÁMICA), según:
choque:
A+B -> A+B
ímpetu (cantidad de mov’ -siento vectorial global): mvÁ +mvB=mvÁ +mvB
energía (cinética global):
2mvtz+Jmv¡z= }mvf2+}mvt2 2 A 2 B A B
Elásticos suelen ser los choques de moléculas entre sí, de iones entre sí, de un electrón con una molécula, de rayos X (fotones) con electrones moleculares (experiencia de Compton y Simon), etc. [rbts name=”cultura”]
Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):
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Recursos
Notas y Referencias
- Basado parcialmente en el concepto y descripción sobre choques (mecánica) en la Enciclopedia Rialp (f. autorizada), Ediciones Rialp, 1991, Madrid, España
Véase También
Bibliografía
G. BRUHAT, Mécanique, París 1961; L. D. LANDAU y E. LIFSHITZ, Mecánica, Barcelona 1966; L. D. LANDAU y E. LIFSHITZ, Mecánica cuántica, Barcelona 1967; 1. B. HASTED, Physics of Atomic Collisions, Londres 1964; M. GOLDBERGER y K. WATSON, Collision Theory, Nueva York 1964.
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