Cálculo do coeficiente de restituição normal de colisões viscoelásticas através de simulação computacional

Abstract

Este artigo objetiva calcular computacionalmente o coeficiente de restituição normal (e) em colisões viscoelásticas de esferas, que quantifica a capacidade de dois corpos colidirem e se separarem, conservando parte da energia cinética inicial. Utilizando o programa sphere.f90 em Fortran 90 e a dinâmica molecular, o estudo emprega o método de Verlet para a integração numérica das equações de movimento, considerando parâmetros como módulo de Young, coeficiente de amortecimento e densidade da partícula. Os resultados das simulações são apresentados graficamente, destacando a relação entre o coeficiente de restituição normal e diferentes velocidades de impacto. Os resultados evidenciam que materiais mais rígidos tendem a ter coeficientes de restituição menores, indicando uma menor capacidade de recuperação da forma original após a colisão. O estudo conclui que a compreensão teórica e computacional das colisões viscoelásticas é crucial para a análise de fenômenos físicos e o avanço tecnológico. O método de dinâmica molecular, combinado com as equações de Hertz, revelou-se uma abordagem valiosa para simular e compreender o comportamento de colisões frontais. A variação do módulo de Young e do coeficiente de amortecimento tem um impacto significativo no coeficiente de restituição, influenciando a capacidade de absorção e recuperação de energia durante as colisões. Este estudo fornece uma base sólida para análises mais aprofundadas nesse campo.