Rodrigo, te dejo una respuesta que he visto de un ejercicio muy parecido en Internet. Es pero que te sirva. Es muy laborioso.Mejor respuesta: La cantidad de movimiento del deslizador que va hacia la derecha, antes del choque es:
p(1) = m.v
p(1) = 0.150kg x 0,8 m/s i (i es el versor en eje x)
p(1) = (0,12 kg.m/s) i
La cantidad de movimiento del deslizador que se mueve hacia la izquierda, antes del choque, es:
p(2) = m.v
p(2) = 0,3kg.(-2,2m/s)i
p(2) = -(0,66kg.m/s).i
La suma de estas dos cantidades de movimiento, es la cantidad de movimiento del sistema antes del choque:
P(antes del choque) = p(1) + p(2)
P(a) = (0,12kg.m/s).i -(0,66kg.m/s).i
P(a) = -(0,54kg.m/s).i
Esta cantidad de movimiento es la que se conserva en el choque elástico. De modo que después del choque, la cantidad de movimiento total sigue siendo -(0,54kg.m/s).i
Como el choque es elástico, debemos suponer que los delizadores, de alguna manera "rebotan", pero de modo que la energía cinética también se conserve.
Antes del choque, la energía cinética para los deslizadores es:
Deslizador que va a la derecha:
Ec = 1/2. m.v²
Ec(1) =0,5 .0,15kg.(0,8m/s)²
Ec(1) =0,048 J
Deslizador que va hacia la izquierda.
Ec(2) = 1/2.0,3.(2,2m/s)²
Ec(2) =0,726 J
De modo que la energía cinética total del sistema antes del choque será:
Ec(antes) = 0,048J + 0,726J
Ec(a) = 0,774 J
Las dos cantidades que deben conservarse después del choque son:
Cantidad de movimiento: -(0,54kg.m/s)i
Energía cinética: 0,774J
Después del choque tenemos:
Delizador 1 (el que iba hacia la derecha)
p(1, después del choque) = m.v(1,d)
p(1,d) = 0,15kg. v(1,d)
Deslizador 2:
p(2, después del choque) = m.v(2,d)
p(2,d) = 0,3kg. v(2,d)
Sumamos estas dos cantidades:
p(1d) + p(2d) = 0,15kg.v(1d) + 0,3kg.v(2d)
-0,54kg,m/s.i = 0,15kg.v(1d) + 0,3kg.v(2d)
Podemos simplificar los kg en ambos miembros:
-0,54 m/s.i = 0,15.v(1d) + 0,3.v(2d)
Voy a multiplicar todo por 100
-54m/s.i = 15v(1d) + 30v(2d)
Podemos dividir todo en 15
-3,6m/s.i = v(1d) + 2v(2d) (esta ecuación es más manejable)
Despejamos v(1d)
v(1d) = -3,6m/s.i - 2.v(2d) (Ecuación 1)
Ahora tenemos que trabajar con las energías cinéticas después del choque.
Para el deslizador 1
Ec(1d) = 1/2.m.[v(1d)]²
Ec(1d) = 0,5.0,15kg.v²(1d)
Ec(1d) = 0,075kg.v²(1d)
Para el deslizador 2
Ec(2d) = 1/2.m.[v(2d)]²
Ec(2d) = 0,5.0,3kg.v²(2d)
Ec(2d) = 0,15kg.v²(2d)
Sumamos estas dos energías cinéticas:
Ec(1d) + Ec(2d) = 0,075kg.v²(1d) + 0,15kg.v²(2d)
Por constancia de la energía cinética, el primer miembro debe valer 0,774J
0,774 J = 0,075kg.v²(1d) + 0,15kg.v²(2d)
Expresamos los joules en N.m =(kg.m/s²).m para cancelar los kg:
0,774 kg.(m/s)² = 0,075kg.v²(1d) + 0,15kg.v²(2d)
0,774 (m/s)² = 0,075 v²(1d) + 0,15.v²(2d) (Ecuación 2)
Ahora debemos trabajar con las ecuaciones 1 y 2 para hallar las velocidades después del choque.
Elevamos la ecuación 1 al cuadrado para reemplazar en ecuación 2:
v(1d) = -3,6m/s.i - 2.v(2d)
v²(1d) = 12,96 (m/s)² + 14,4.v(2d).i + 4.v²(2d)
Ahora reemplazamos esto en la ecuación 2:
0,774 (m/s)² = 0,075.[12,96(m/s)² + 14,4.v(2d).i + 4.v²(2d)] + 0,15.v²(2d)
0,774 (m/s)² = 0,972 (m/s)² + 1,08.v(2d).i + 0,3v²(2d) + 0,15v²(2d)
0,774(m/s)² = 0,972(m/s)² + 1,08.v(2d).i + 0,45.v²(2d)
pasamos el 0,074 al primer miembro para igualar a 0:
0 = 0,198 (m/s)² + 1,08.v(2d).i + v²(2d)
Nos queda una ecuación de 2º grado, de donde podemos determinar v(2d), recuerda que el versor i, cuando se eleva al cuadrado da 1:
Los resultados son:
v(2d) = -2,2m/s.i
v(2d) = - 0,2m/s.i
Si tomamos el primer resultado de la ecuación como la velocidad v(2d), obtenemos para v(1d), según ecuación 1:
v(1d) = -3,6m/s.i -2.v(2d)
v(1d) = -3,6m/s.i - 2.(-2,2m/s)
v(1d) = 0,8 m/s.i
Este par de resultados:
V(2d) = -2,2m/s.i
V(1d) = 0,8m/s.i
dan para la cantidad de movimiento y para la energía cinética después del choque, los mismos valores que para antes del choque. Pero el resultado es trivial, nos dice que los deslizadores simplemente se atravesaron como fantasmas conservando cada uno la velocidad que traía. No puede ser este el resultado porque predice una situación física imposible.
La solución es:
v(2d) = -0,2m/s.i
Según ecuación 1, tendremos para v(1d):
v(1d) = -3,6m/s.i - 2.(-0,2m/s)
v(1d) = -3,2 m/s.i
Ambos deslizadores después del choque se mueven hacia la izquierda (lo cual es lógico, pues el de mayor masa y mayor velocidad se movía hacia la izquierda, es como si se lo hubiera llevado por delante al otro). El deslizador 1 "rebota" y cambia su sentido, y el deslizador 2 disminuye su velocidad pero sigue moviéndose hacia la izquierda.
Espero haber sido medianamente clara. Es un problema fácil desde lo conceptual, pero bastante arduo de transcribir en este contexto por las ecuaciones que implican.