Informe Física Nº10 (Choque Elástico entre dos cuerpos)

CHOQUE ELÁSTICO ENTRE DOS CUERPOSEXPERIENCIA Nº10 I. OBJETIVOS 1. Verificar el principio de conservación de la cantidad de movimiento de un sistema en una colisión. II. EQUIPOS Y MATERIALES Rampa acanalada Plomada, Tablero Prensa Balanza 2 Bolas de acero o de vidrio Hoja de papel carbón, Hoja de papel blanco III. INFORMACIÓN TEÓRICA CONCEPTOS BÁSICOS CHOQUES O COLISIONES : Se llama choque, colisión o percusión al encuentro de cuerpos en el cual durante un pequeño intervalo de tiempo, se produce una importante variación de sus velocidades. En una colisión no necesariamente los cuerpos hacen contacto, como sucede en el mundo microscópico con la colisión de partículas fundamentales. Algunos ejemplos de colisiones: • La incidencia de un electrón o partícula alfa (núcleo de Helio-2) sobre un átomo (partícula blanco), produce una perturbación en el movimiento de las partículas incidentes, como resultado de la acción de la fuerza eléctrica. Un ejemplo de esto es la colisión de dos esferas. las velocidades de los centros de inercia de los cuerpos que se encuentran están dirigidas en sentido oblicuo en la línea de choque. si en el instante de la colisión los centros de inercia de los cuerpos en colisión se encuentran en la línea de choque. antes de la colisión. las velocidades de los centro de inercia de los cuerpos que se encuentran están dirigidas paralelamente a la línea de choque. Se utiliza el nombre de dispersión en lugar de colisión o choque. cuando las partículas iniciales (incidentes) son las mismas que las finales. martillo sobre una pieza puesta en el yunque para ser forjada. en el punto en que entran en contacto durante el choque. B Línea de choque A CHOQUE OBLICUO: Se denomina choque oblicuo si. antes de la colisión. Línea de choque CHOQUE CENTRAL: Se dice que el choque es central. La curvatura de la trayectoria de El golpe descargado con un El experimento que un cometa acercándose al sistema solar también es una colisión. B . LÍNEA DE CHOQUE: Es la normal común trazada a las superficies de los cuerpos que participan en la colisión.• • • realizaremos. CHOQUE DIRECTO: se denomina choque directo si. Línea de choque A FUERZAS DE CHOQUE: Se llaman fuerzas de choque a las fuerzas que surgen en los puntos de contacto como resultado de la deformación de los cuerpos que colisionan. Por lo tanto. la que durante la interacción se libera energía en forma de calor o por deformación de los cuerpos. en Donde V’2-V’1 : Velocidad relativa de alejamiento. Por lo tanto la energía cinética se conserva durante el choque. ni tampoco liberan energía (calor). la energía cinética fina es menor que la inicial. es decir: e= V'2 − V'1 V1 − V2 V’1-V’2 : Velocidad relativa de acercamiento. durante el cual se libera energía en forma de calor. es decir se cumple: Ek(antes) = Ek(después) CHOQUE INELÁSTICO (0<e<1): Es aquella colisión. CHOQUE PERFECTAMENTE ELÁSTICO (e=1): Es una colisión ideal. . durante la cual los cuerpos o partículas no experimentan ninguna deformación permanente. COEFICIENTE DE RESTITUCIÓN: Es un factor adimensional que nos define la relación entre la velocidad relativa de alejamiento y la velocidad de acercamiento después y antes de del choque. El coeficiente de restitución es un número que está entre 0 y 1. es decir se cumple: Ek(antes) < Ek(después) CHOQUE PERFECTAMENTE INELÁSTICO (e=0): Es aquella colisión. Sobre la rampa acanalada escoja un punto. Coloque en el tablero la hoja de papel carbón sobre la hoja de papel blanco. 2. en su parte superior. 1. p = mv (1) Para un sistema de n partículas. Coloque la rampa acanalada a una altura H del tablero. tal como T. PROCEDIMIENTO 1. Coloque el equipo de manera análoga al de la experiencia movimiento de un proyectil. la cantidad de movimiento es la suma vectorial de los ímpetus individuales. tal que después del choque los cuerpos. la cual se mantiene constante en ausencia de una fuerza externa neta sobre él. 4. P’2 m2 P1(=m1v1) V2=0 P’1 Antes del choque sistema de dos cuerpos. Después del choque P1 Fig. Principio de conservación de la cantidad de movimiento para un . Este será el punto de partida para todos los próximos lanzamientos. 3.deformándose los cuerpos. IV. avanzan juntos con la misma velocidad. Mida con la regla. El ímpetu o momentum lineal o cantidad de movimiento p se define como el producto de la masa m de la partícula por su velocidad v. La energía cinética que se pierde se gasta en la deformación de los cuerpos. Ver figura 3. Ahora. Estos puntos se pueden conocer con la ayuda de la plomada. 6. 7. (1) (2) H A2 Fig. como se indica en la figura 2. calcule la velocidad de la bola. Suelte la primera bola. Las proyecciones de las posiciones iniciales de las bolas sobre el tablero (suelo). ajuste el tornillo de soporte tal que en el momento del choque la bola 1 y la bola 2 estén a un mismo nivel.5. Ver figura 2. corresponden a los puntos B1 y B2. esta será la velocidad de la primera bola antes del choque. tal que se deslice sobre la regla acanalada. Repita este paso 5 veces. Al impactar las bolas en el papel dejarán marcas sobre él: A1 y A2. 8. instantes antes de chocar. 9. 2 . El impacto de esta dejará una marca sobre el papel blanco. De acuerdo a la experiencia de movimiento de un proyectil. Coloque la bola 2 sobre el tornillo de soporte. Así se obtendrá un choque rasante. 3 TABLA 1 A2 M1 (g) M2 (g) d1 d2 h R V1 θ1 r1 V’1 θ 21 r2 V’2 (cm) (cm) (cm) (cm) (cm/s) (cm) (cm/s) (cm) (cm/s) Como se sabe antes del impacto: V=R g 2h .RAMPA V1 V2 A1 Fig. 3  P1i Como se sabe los vectores cantidad de movimiento de las figuras 1 y 2 tienen tales sentidos:  Porque P = mV esta ecuación nos dice que los vectores P y V son paralelos. 1 Fig. Se debe conservar la cantidad de movimiento.Después del impacto: V1 = R 1 g 2h V2 = R 2 g 2h IV.0275)(90.028)(106. Pero con los datos obtenidos Pinicial ≅ Pfinal Pi = ½ (0. De acuerdo a lo realizado en la experiencia ¿Puede usted considerar que el choque ha sido elástico? Teóricamente es un choque elástico debido a que: Sólo actúan fuerzas conservativas. 2.97 ≅ 3.028)(44. Se conserva la energía cinética. la cantidad de movimiento se conserva    P1i = P1f + P2 f  P2 f  P1f Fig.07)= ½ (0. (2) Vista desde arriba Antes Después P1i Fig.72 Ei = Ef . 2 Y como no actúa fuerza externa. Justifique las expresiones teóricas (1).6) + ½ (0. Dibuje el vector cantidad de movimiento antes del choque y los vectores cantidad de movimiento de ambas bolas después del choque. CUESTIONARIO 1.2) 2. ½ (0.028)(44.028)(106.6)2 + ½ (0.3.51 ≅ 114.0275)(90. 4. ¿Cómo es la energía del sistema antes y después del choque? ¿Cómo podría calcular teóricamente las posiciones de x1 y x2? ¿Puede usted afirmar que sus resultados experimentales comprueban la ley de conservación de la cantidad de movimiento? .66 Estas medidas no son iguales debido a los errores cometidos al medir los datos experimentalmente. 5. El choque es elástico.07)2 = ½ (0.2) 157. y de esta manera hay variaciones con otras pruebas. ¿Cuáles cree que han sido las posibles fuentes de error en el experimento? Existen una serie de errores que conllevan a que el experimento no cumpla con ciertas condiciones como son la conservación de la cantidad de movimiento antes y después del impacto. Las masas de las esferas.6. 7. es decir que mientras la energía cinética del sistema aumenta. es decir que en alguna parte del plano esté levantada. La esfera la cual sufre el impacto haya sido ubicada en distintas posiciones. ya que por la posición del experimentador. . La esfera que impacta se haya colocado en un carril equivocado. Entre estos errores podemos señalar los siguientes: . en resumen podemos decir que gracias a la fuerza de gravedad se conserva la cantidad de movimiento. . lo cual hace variar en la medición. . la energía propia del sistema permanece constante. ¿Cómo influye la gravedad en esta experiencia? Puesto que la fuerza de gravedad es una fuerza conservativa. es decir el error de balanza En las medidas de los ángulos. y al no existir fuerzas exteriores que alteran la energía. ya que en si pues hay variaciones de medición. . La mala posición del papel en blanco. También podemos señalar la posición de la plomada. . no se realiza la medición exactamente. como no estar al ras del piso. su energía potencial disminuye en la misma cantidad. junto con la energía del sistema. Entre las dificultades encontradas en esta experiencia podemos citar: La posición de la esfera en reposo no siempre la misma. . esta se solucionó acoplando más papel para así tomar las medidas. La medida de las posiciones de las esferas y los ángulos no fue exacta. Qué tipo de dificultad ha encontrado al realizar esta experiencia. este inconveniente se soluciona tomando valores aproximados. por la incertidumbre en su valor. ya que el experimentador no pudo hacer una fijación única. Puesto que se usó papel blanco para medir la posición de la esfera. debido a su forma esférica. se encontró dificultades al recorrer la esfera distancias mayores a la prevista. Descríbelo.8. por ejemplo en los choques inelásticos. que en un choque o colisión. calor. Si durante el choque los cuerpos se deforman como perfectamente elásticos. es decir la bala puede quedar incrustado en la madera. en un choque entre una bala y una madera. las fuerzas de choque son potenciales y en el sistema se cumple la ley de conservación de la energía mecánica. Por ejemplo. el resultado puede ser el sistema bala-madera. no necesariamente las partículas iniciales son las mismas que las finales. CONCLUSIONES Se ha llegado a la conclusión. Que la cantidad de movimiento en los choques se conserva Que la energía no siempre se conserva en los choques.V. hay pérdida de energía en forma de . en el cual las velocidades serán las mismas. F.R.Editores S. Lima. Walter 1992 Física 1. TAYPE 1998 Física Volumen 2 . UNMSM. . SABRERA ALVARADO.H. Lima A. W. NAVARRO. PEREZ TERREL.BIBLIOGRAFÍA Manual de Laboratorio Física I.A. Régulo. Lima. Editorial Gomez S.Ltda.