Laboratorio de Cantidad de Movimiento y Colisiones

En cualquier sistema cerrado, el momento siempre se conserva debido a la tercera ley de Newton: la fuerza que el Carro 1 ejerce sobre el Carro 2 es igual y opuesta a la fuerza que el Carro 2 ejerce sobre el Carro 1. La energía cinética, sin embargo, solo se conserva en colisiones perfectamente elásticas (e = 1). En colisiones macroscópicas del mundo real, la energía siempre se disipa en energía térmica, sonido y deformación del material (e < 1). En la escala subatómica, las colisiones entre moléculas de gas son perfectamente elásticas, razón por la cual los gases no se asientan eventualmente en el suelo como charcos fríos de materia estática.

El coeficiente de restitución e es el control principal de esta herramienta. Es simplemente la velocidad de separación dividida entre la velocidad de aproximación: e = 1 es un rebote perfecto (una pelota superbola), mientras que e = 0 significa que los carros quedan pegados como arcilla húmeda. Puedes medirlo en casa: deja caer una pelota y divide la altura del rebote entre la altura de caída, lo que equivale a e². Un balón de baloncesto que sube a un 64% de su altura de caída tiene e ≈ 0.8.

Una asistencia gravitatoria de una nave sigue exactamente estas reglas sin que nada llegue a tocarse. En el sistema de referencia del planeta, el sobrevuelo es perfectamente elástico (e = 1): la sonda se aleja a la misma velocidad con la que llegó, solo que redirigida. Pero en el sistema del Sol puede ganar casi el doble de la velocidad orbital del planeta. Así, la Voyager 2 ganó unos 10 km/s en Júpiter, tomados del movimiento orbital del planeta, que a cambio se frenó una cantidad totalmente insignificante.