En primer lugar, si la colisión es elástica, la distribución del momento entre los componentes está completamente determinada por la conservación del momento y la energía.
Esta afirmación es más evidente en el marco del centro de masa, donde el momento total es cero y los dos objetos se mueven en direcciones opuestas. La conservación del momento (el momento total es cero) implica que también se mueven en direcciones opuestas después de la colisión y las relaciones de los momentos son las mismas que antes de la colisión. La conservación de la energía determina que la normalización absoluta de estos momentos finales tiene que coincidir también con los momentos iniciales.
Así que en el marco del centro de la masa, ¡sólo cambian los ángulos! En particular, un choque recto de dos bolas idealizadas de la misma masa tiene un resultado claro: si describimos la situación desde el punto de vista de la mesa, la bola blanca se detiene y transmite toda la energía a la bola previamente estática que fue golpeada. Esta bola golpeada se mueve con la misma velocidad que antes tenía la bola blanca.
Esto también resuelve bastante bien las colisiones de objetos no giratorios sin fricción ni deformación. Los coches pueden acercarse a esta idealización o no, dependiendo de la cantidad de daños internos.
Las desviaciones de las velocidades finales de las bolas con respecto a las velocidades únicas y calculables dependen de los efectos adicionales del momento angular, la fricción entre las dos bolas y la fricción entre las bolas y la mesa. Y sí, la fricción entre las bolas y el aire, que es responsable de algunos efectos más sofisticados que no se han discutido aquí. En particular, si la bola está rodando hacia delante -lo que suele ocurrir cuando se golpea "lentamente" o "gradualmente"- tenderá a conservar su momento angular y a seguir rodando hacia delante. La velocidad angular $\omega$ de la pelota obedecerá $R\omega=v$ donde $v$ es la velocidad lineal de la bola y $R$ es su radio. Esto corresponde al movimiento de rodadura sin fricción de la parte inferior de la bola sobre la mesa.
Si la golpeas bruscamente, es probable que la pelota se mueva a cierta velocidad, pero que gire a una velocidad inferior a la necesaria para que ruede sobre la mesa sin fricción. No estoy diciendo que la bola esté girando realmente hacia atrás. Por el contrario, no está girando en absoluto, por lo que nunca intentará invertir el sentido del movimiento, como has observado.
Pero si la bola blanca no gira lo suficiente hacia delante, es más probable que rebote. La razón es sencilla. Cuando la bola blanca A golpea la bola B, que antes estaba estática, la bola B empieza a moverse hacia delante y también empieza a rodar hacia delante, debido a la fricción entre B y la mesa. Pero por la conservación del momento, B tiene que actuar sobre A que empieza a rodar hacia atrás (el punto en el que las dos bolas se encuentran se está moviendo hacia arriba lo que tiene las implicaciones "opuestas" para las dos bolas). Esta rotación hacia atrás de la bola blanca dura A tenderá a enviar a A en el movimiento hacia atrás, también.
Todas estas consideraciones se complican mucho más cuando la colisión no es recta, cuando es asimétrica izquierda-derecha.
