Análisis experimental de la cinemática en la colisión elástica entre dos cuerpos durante el tiempo de contacto

Abstract

La colisión elástica entre dos cuerpos es un evento rápido y difícil de observar, dado que el tiempo de contacto es infinitesimal, del orden de centésimas o incluso milésimas de segundo, por lo que surge el desafío de medir con precisión las velocidades y fuerzas impulsivas, así como establecer funciones representativas. En este trabajo se propone abordar precisamente ese objetivo. Las mediciones experimentales de la variación de la velocidad, aceleración y fuerza, durante el tiempo de contacto, desempeñan un papel esencial en la validación de modelos teóricos y funciones que describen el comportamiento de las colisiones en situaciones del mundo real. Estas mediciones permiten optimizar la respuesta de activación de los airbags, sistemas de retención en los automóviles, hasta reconstruir accidentes desde el punto de vista de la Física. La experimentación se llevó a cabo en un laboratorio práctico asistido por computadora, empleando sensores inalámbricos incorporados en los carros de prueba y dispuestos sobre una pista de bajo coeficiente de rozamiento. El escenario de la colisión fue horizontal y frontal, sin que los cuerpos sufrieran deformaciones permanentes. La metodología principal utilizada en este análisis es cuantitativa y cualitativa, enfocándose en la recopilación y estudio de datos numéricos para identificar patrones y relaciones matemáticas entre las variables. Este enfoque combinado permite una comprensión más completa de la cinemática de los carros en colisión durante el tiempo de contacto.//The elastic collision between two bodies is a fleeting event challenging to observe due to its infinitesimally short contact time, usually lasting mere hundredths or even thousandths of a second. This brief duration poses significant challenges for accurately measuring velocities and impulsive forces and establishing representative functions. Consequently, this study aims to address these challenges. Experimental measurements of velocity, acceleration, and force changes during the contact period are crucial for validating theoretical models and functions that accurately represent the dynamics of collisions under realistic conditions. These measurements are critical in optimizing the activation response of airbag and restraint systems in vehicles and are fundamental in reconstructing physical scenarios of accidents. The experiments were conducted in a practical computer-assisted laboratory, utilizing wireless sensors embedded within the test vehicles and positioned on a low-friction track. The collision setup was designed to be horizontal and frontal, ensuring that the bodies involved did not undergo permanent deformations. The primary methodology adopted in this analysis integrates both quantitative and qualitative approaches, focusing on collecting and analyzing numerical data to identify patterns and establish mathematical relationships between variables. This integrated approach offers a more comprehensive understanding of the kinematics of colliding vehicles during the contact period.