¿Qué pasaría si dos asteroides perfectamente esféricos iguales con un diámetro de 1 km cada uno, ambos hechos de plomo, chocaran a 1 m / s?

Esto suena como un problema de tarea de física que quiere que descubras la energía cinética de la colisión. Pero también tenemos un conocimiento común sobre las propiedades del plomo para considerar la descripción general.

  • El plomo es pesado, en nuestra experiencia normal en la superficie de la Tierra, lo que nos dice que estamos tratando con masas muy grandes.
  • El plomo es blando. Es posible que haya tenido la oportunidad de sostener y doblar algunas láminas delgadas de plomo.
  • El plomo no es muy maleable. Es posible que haya encontrado discusiones sobre los tipos de municiones para armas, incluidas las balas de “punta hueca” o “dumdum” que tienden a ensancharse en formas irregulares o romper fragmentos cuando golpean un objeto. Deberíamos esperar que grandes trozos de plomo, sujetos a fuerzas suficientemente altas, se separen en la formación rápida de líneas de falla. El plomo es mucho más frágil que el oro que se puede enrollar en láminas muy delgadas o el cobre que se puede enrollar en alambre.
  • El plomo tiene un punto de fusión relativamente bajo. Es posible que hayamos oído hablar de los defensores de los castillos que vierten plomo fundido sobre los atacantes que se encuentran fuera de los muros.
  • Existen ejemplos en los que se han encontrado dos balas de plomo fusionadas, en los campos de batalla de la Guerra Civil estadounidense. Luchando tan furioso que, con los dos lados disparándose el uno al otro, las balas han chocado en el espacio entre los dos soldados.

Mientras que dos balas pueden fusionarse, aún pareciéndose a balas, un kilómetro de diámetro es un gran volumen. Sospecho que múltiples cilindros concéntricos de plomo con ejes centrales a través de ambos centros de esfera y el punto de impacto inicial se alejarán de las partes de la esfera que impactan por separado en la otra esfera. A medida que estos viajan hacia adelante, los planos escarpados adicionales que comparten el eje de la colisión dividirán los cilindros en segmentos que se ralentizarán a medida que chocan hasta detenerse. Algunos se despegarán y escaparán. Otros fragmentos eventualmente volverán a la superficie debido a la microgravedad, en cuestión de días o años.

Lo que habría comenzado como un anillo de plasma de plomo que irradia desde el punto de impacto será un material que desaparecerá para siempre. La forma final. De perfil, los asteroides fusionados se verán como una figura ocho de cuello gordo con contornos escalonados desde la esquila en los hemisferios traseros anteriormente esféricos de los asteroides.

Energía cinética = 0.5 * masa * velocidad ^ 2

Sabemos la velocidad a la que las dos esferas se acercan entre sí, 1 m / s. Podemos establecer el marco de referencia para que sea una de las esferas. Suponga que es estacionario. Ahora toda la velocidad se atribuye a la otra esfera. Esa esfera se mueve un metro por segundo.

Podemos buscar la densidad del plomo, en kilogramos por metro cúbico: 11,340 kg / m ^ 3

Una esfera tiene un volumen de (4/3) * pi * r ^ 3.

Si el diámetro es de 1 kilómetro, lo que equivale a 1,000 metros, entonces el radio = 500 metros.

Ahora podemos calcular el volumen de la esfera de plomo, en metros cúbicos.

Usando la densidad en kg / m ^ 3 podemos encontrar la masa de la esfera.

A partir de eso, podemos conectarnos a la fórmula anterior para la energía cinética.

La energía va a ser enorme.

Parte de la energía se eliminará del disco de contacto en expansión como una salpicadura de muy alta velocidad que se irradia desde la cintura de las esferas de unión. Algunos entrarán en calefacción interna a lo largo de las regiones de fractura y flexión. El equilibrio se irradiará como calor, o se difundirá a través de las esferas, elevando las temperaturas de lo que queda de las esferas.

El tamaño de las dos esferas y su baja velocidad de colisión probablemente permitirán que las regiones del área de contacto se solidifiquen antes de que reverberen las ondas de choque para permitir que las esferas se separen. Como resultado, las esferas se unirán entre sí, mientras que el plomo licuado se esparcirá por las numerosas grietas, se enfría y las une.

Los asteroides no están hechos de plomo.