Imagina una partícula moviéndose a la derecha a 10 mph. Entra en un cilindro con un extremo izquierdo abierto y un extremo derecho cerrado. El cilindro se mueve hacia la derecha a 1 mph. En el marco de referencia del cilindro, la partícula se mueve hacia la derecha a 15 km/h.
Supongamos una colisión 100% elástica con el extremo derecho cerrado del cilindro. La partícula se mueve ahora hacia la izquierda a 9 mph con respecto al marco del cilindro y hacia la izquierda a 8 mph con respecto al marco original. Parte del momento de la partícula debe haber pasado al cilindro.
Desde la perspectiva de alguien que estuviera dentro del cilindro y se moviera con él, la partícula chocó con el extremo del cilindro y rebotó sin mover la pared del mismo. Parecía que la pared del cilindro estaba inmóvil. Esto supone que el observador está de algún modo unido al cilindro, de modo que el propio cilindro nunca parece moverse.
Desde la perspectiva de alguien externo al cilindro, aunque éste sea opaco, el observador externo podría saber cuándo se produjo la colisión porque la velocidad del cilindro hacia la derecha aumentó en ese momento. Esto debe ser así porque el momento global de la partícula y del cilindro en el marco original debe conservarse. Dado que la partícula invirtió su curso, el cilindro debe aumentar su velocidad hacia la derecha para compensar el cambio en el momento de la partícula.
Para la observadora que estaba dentro y pegada al cilindro, podía saber cuándo se producía la colisión incluso sin mirar porque sentía brevemente una fuerza que la empujaba hacia la derecha cuando la partícula chocaba con el cilindro, similar a la que se siente cuando un ascensor empieza a subir.
¿Esto es correcto hasta ahora?
Si es así, esto también implica que cuando una partícula choca contra una pared fija y rebota con un 100% de elasticidad, la pared debe moverse hacia la derecha. Si la razón por la que la pared está fija es que está anclada a alguna estructura mayor, la estructura mayor debe moverse hacia la derecha. En otras palabras, dado que el momento total de la partícula y del objeto contra el que choca debe ser constante, cuando la partícula rebota el objeto contra el que choca debe aumentar su momento hacia la derecha. En otras palabras, no existe realmente una pared fija desde la que una partícula pueda rebotar sin transferir algún momento a la pared.
Todo esto parece sencillo, pero surgió a raíz de otra pregunta, y estoy aquí tratando de explicar cómo entiendo ahora la cuestión más amplia. Había formulado mi otra pregunta como si pudiera haber una pared fija desde la que una partícula pudiera rebotar sin afectar a la pared. Esa era una suposición errónea y me llevó por caminos equivocados.
