Ao de la Promocin de la Industria Responsable y del Compromiso Climtico

Ao de la Promocin de la Industria Responsable y del Compromiso Climtico1

CHOQUE ELSTICO ENTRE DOS CUERPOS

1) Finalidad y Objetivo del experimento:

-Comprobar que se cumple el principio de conservacin de cantidad de movimiento.

-Ver que al no haber una fuerza neta que acta sobre un sistema de partculas se conserva el mpetu.

-Emplear las leyes de conservacin de energa para el estudio de las colisiones antes y despus del impacto.

2) Breve Teora:La cantidad de movimiento o tambin llamado mpetu o momentun lineal esta dado por el producto de la masa y la velocidad en la siguiente ecuacin:

Para un sistema de partculas de n partculas, la cantidad de movimiento es la suma vectorial de las cantidades de movimiento individuales, la cual es constante cuando no hay una fuerza externa neta sobre el.

Cuando la resultante de las fuerzas externas sobre un sistema de partculas es cero, la cantidad de movimiento lineal permanece constante.

Choque: Es la interaccin entre 2 o mas cuerpos , en la cual actan una fuerza muy grande , en un tiempo muy pequeo , razn por la cual es difcil estudiar este fenmeno durante el choque mismo , para ello se estudia el choque en dos partes , uno antes y otro despus del choque .En algunos casos el choque cambia la naturaleza de las partculas, para conocer los parmetros de antes y despus se utilizaran las leyes de conservacin de energa y de cantidad de movimiento

Choque elstico en 2 dimensiones : En este caso habr 4 incgnitas, a saber las 2 velocidades finales de cada una de las partculas, los 2 ngulos que hace cada partcula con el eje x .Se usara el principio de conservacin de energa cintica, el cual da una ecuacin con dos incgnitas. El principio de conservacin para el eje x para el eje y, aqu habr cuatro incgnitas. Por ultimo se usara la definicin de coeficiente de restitucin, la cual tendr nuevamente las 4 incgnitas.

Choque Frontal: Un Choque es frontal cuando los cuerpos siguen en lnea recta despus del choque.

Choque no elstico: En este caso la energa cintica no se conserva , , cuando la energa cintica del sistema despus del choque aumenta , esta colisin es exoenergtica y cuando la energa cintica del sistema despus del choque disminuye , esta colisin es endoenergtica , cuando las colisin es elstica Q =0

Constante de restitucin: Cuando el choque es inelstico, es necesario otra condicin para hallar las velocidades de las partculas despus del choque , por ello se define el coeficiente de restitucin e , que es un numero a dimensional , que se define como la relacin de las velocidades relativas despus y antes del choque . Como se observa la velocidad relativa antes del choque Vrach es:Vrach = Va0 - Vb0y la velocidad relativa despus del choque es:Vrdch = Va-Vbse define:e = Vrach/Vrdche= (Vb - Va)/ (Va0 - Vb0)e= -( Va - Vb)/ (Va0 - Vb0)

TABLA 1

(g)(g)(cm)(cm)(cm)(cm)(cm)(cm)(cm/s)(cm)(cm/s)

8,28,21,271,272021,8710,836910,15,00171518,79,2607

8,38,31,271,273025,910,4738,512,65,09445,524,69,947

8,28,21,271,274031,110,895118,76,54833222,37,8089

CUESTIONARIO

1. Dibuje el vector cantidad de movimiento antes del choque y los vectores cantidad de movimiento de ambas bolas despus del choque. Justifique las expresiones tericas (1), (2)Rpta:

Vista desde arriba AntesDespus

Fig. 1Fig. 2

Y como no acta fuerza externa, la cantidad de movimiento se conserva = +

Fig. 3

Como se sabe los vectores cantidad de movimiento de las figuras 1 y 2 tienen tales sentidos: Porque esta ecuacin nos dice que los vectores P y V son paralelos.

2. De acuerdo a lo realizado en la experiencia Puede usted considerar que el choque ha sido elstico?

Tericamente es un choque elstico debido a que: slo actan fuerzas conservativas; Se debe conservar la cantidad de movimiento; Se conserva la energa cintica.

Pero con los datos obtenidos Pinicial Pfinal

Pi = (0,028)(106,07)= (0,028)(44,6) + (0,0275)(90,2) 2,97 3,72

Ei = Ef (0,028)(106,07)2 = (0,028)(44,6)2 + (0,0275)(90,2) 157,51 114,66

Estas medidas no son iguales debido a los errores cometidos al medir los datos experimentalmente. El choque es elstico.

3. Cmo es la energa del sistema antes y despus del choque?Rpta:

Son diferentes debido al choque, no se cumplir la ley de la conservacin de la energa, por lo que despus del choque hay desprendimiento de energa en forma de calor Q.

4. Podra calcular tericamente las posiciones r1 y r2?

Conociendo la velocidad podemos hallar tericamente el :En el eje vertical:

En el eje horizontal:

Reemplazando (2) en (1):

Despejando

5. Puede usted afirmar que sus resultados experimentales comprueban la ley de conservacin de la cantidad de movimiento?

Se conserva la cantidad de movimiento ya que:

Adems podemos observar que la deferencia experimental es mnima:

6. Cmo influye la fuerza de gravedad en esta experiencia?La gravedad influye en la experiencia de una manera directa en la determinacin de las velocidades, por lo tanto tambin influye en la determinacin del punto de impacto.

7) Cules cree usted que han sido las posibles fuentes de error en el experimento? , de soluciones.Hay unos cuantos factores que hacen que el experimento presente errores, por ejemplo:1. Que las bolitas hayan estado en el carril equivocado.1. Que se haya aplicado una ligera fuerza a la bolita en vez de soltarla.1. Que los ngulos hayan sido mal medidos ya que suele ocurrir este error 1. Que las bolitas no presenten la misma masa.1. Haber puesto mal el papel y la mala ubicacin de la plomada

8) Qu tipo de dificultades ha encontrado al realizar esta experiencia?, Descrbalas.En esta experiencia lo que ms nos caus dificultad fue hacer que las bolas formen un ngulo recto despus del choque, ya que nos cost poner la segunda bolita en la posicin correcta para que se cumpla este fin , otra dificultad fue perseguir la trayectoria de las bolitas para no confundirnos a la hora de ver el alcance horizontal que tuvieron en el papel blanco .Conclusiones: Se concluye los choques pueden cambiar la naturaleza de las partculas , es decir que no son las mismas antes y despus del choque

Cuando los choques son perfectamente elsticos se cumple que se conserva energa mecnica.

- Cuando el choque es elstico el ngulo formado despus de que colisionan debe ser 90

Bibliografa: -Manual de laboratorio de fsica 1 FCF - UNMSM- Fsica 1 Humberto Leyva

Universidad nacional Mayor de San Marcos - Facultad de Ingeniera Electrnica