Indice
1.
Introducción
2. Desarrollo
experimental
3. Bibliografía
Las colisiones rigen nuestra vida cotidiana y son
generalmente en dos o tres dimensiones, por ejemplo cuando dos
imanes interactúan, o cuando jugamos billar
(colisión elástica) en dos dimensiones, o cuando se
produce un choque en la ciudad, un accidente aéreo.
Todos los cuerpos que presentan un movimiento,
tienen la característica de presentar un
ímpetu, o momento, cuando un cuerpo se encuentra
acelerado, es porque hay una fuerza externa
que ha provocado una aceleración, es por ello que podemos
decir que el cuerpo ha sido impulsado. El impulso corresponde a
la fuerza que se
aplico a un cierto cuerpo para que este se desplazase, por lo que
podemos decir que el impulso es una magnitud vectorial, la cual
está dada por:
I=F*∆t
El momento, ímpetu o cantidad de movimiento, es
una magnitud vectorial, al igual que el impulso, está dado
por:
P=∆mv
Y bien si sabemos que:
I=F*∆t
F=ma
F=m∆v/∆t
F∆t=∆mv
Entonces:
I=P1-P2
I=∆P
Objetivos:
Experimentar el ímpetu mediante una colisión
inelástica
Mediante resultados experimentales probar si hay o no una
conservación del ímpetu
Mediante la experimentación probar si hay o no una
conservación de energía
Observar la relación que existe entre los tipos de
colisiones (en este caso inelástica) y cual ley de
conservación se aplica en este caso.
Conservación del momentum:
La ley de la
conservación del momentum; dicha ley propone que si la
resultante de las fuerzas externas que interactúan en el
sistema es nula,
la cantidad de movimiento se conserva.
La cantidad de movimiento antes de disparar es cero.
Después de disparar, la cantidad de movimiento total sigue
siendo cero porque la cantidad de movimiento del rifle es igual y
opuesta a la cantidad de movimiento de la bala.
Por lo que podremos saber que:
Pi=Pf
∑(mivi)= ∑(mfvf)
Quedando como la suma de los productos de
las masas por velocidades iniciales será igual al producto de
las masas por las velocidades finales
Las fuerzas internas pueden producir variaciones en la cantidad
de movimiento de las partículas de un sistema, pero no
producen variación en la cantidad del movimiento total del
mismo.
Colisiones y conservación de la
energía:
Como se puede las colisiones son parte de nuestra vida cotidiana,
hay dos tipos de colisiones: las elásticas y las
inelásticas.
Las colisiones elásticas son aquellas en que la
energía cinética total se conserva; por lo que
podemos decir que tanto antes como después de la
colisión la energía cinética será la
misma. Durante la colisión parte de la energía
cinética inicial se convierte temporalmente en
energía potencial a medida que los objetos se deforman,
luego de la deformación máxima viene otra etapa
donde los objetos regresan a su forma original y el sistema tiene
la misma cantidad de energía cinética que al
principio de la colisión. También este tipo de
colisiones se caracterizan por no generar calor.
a.- Una bola en movimiento golpea una bola en
reposo.
b.- Colisión frontal entre dos bolas en movimiento.
c.-Colisión de dos bolas que se desplazan en la misma
dirección.
- En todos los casos la cantidad de movimiento se
transfiere o se redistribuye simplemente sin perdida ni
ganancia.
Las colisiones inelásticas por otra parte tienen
la peculiaridad e que la energía cinética no se
conserva, los objetos que se deforman no vuelven a su forma
original, este tipo de colisiones comprenden fuerzas no
conservativas como la fricción y a la hora re chocar
generan calor. Un tipo
muy usual de estas colisiones es el acoplamiento de los objetos,
por ejemplo cuando dos coches chocan o cuando se unen dos vagones
la cantidad de movimiento de distribuye entre la cantidad de masa
total, por lo que se demuestra que se pierde ímpetu (en
este ejemplo).
Aunque la energía cinética no se conserve el
momentum si se puede conservar.
El vagón de carga de izquierda comparte su cantidad de
movimiento con el vagón de carga de la derecha.
Para Descartes, la
cantidad de movimiento estaba relacionada con el producto de la
materia y la
rapidez, pero su idea de la esencia de la materia no era
la masa, sino el volumen. Newton toma y
redefine tal noción, definiendo cantidad de movimiento, o
momento lineal como empezó a conocerse; como el producto
de la masa y la velocidad.
Esto es el ímpetu de Buridan reinterpretado
físicamente y muy parecido al momento de Galileo ( peso
por velocidad).
La tercera ley de Newton conduce
directamente al principio fundamental de la conservación
del momento lineal; esta ley nos dice que si se quiere cambiar la
cantidad de movimiento de un cuerpo se tiene que ejercer un
impulso sobre él.
La cantidad de movimiento antes y después debe de ser
igual para que se cumpla la ley.
2. Desarrollo
experimental
En esta práctica simplemente se utilizo una
pistolita lanza dardos con un dardo, plastilina e hilos
péndulos de un riel que corre por el techo. Lo que se hizo
primero fue pesar el dardo y el péndulo, el cual constaba
de una masa de plastilina, posteriormente se ató al riel
ubicado en el techo mediante cuatro hilos que sostenían a
la plastilina de los 4 vértices superiores (nuestro
péndulo era cuadrado). Finalmente se disparó un
dardo con el objetivo de
que se cumpliese una colisión inelástica.
Se tomó la medida de la longitud recorrida por un hilo
tenso que se encontraba por la parte dorsal de la plasta, de
forma que quedase marcado la longitud recorrida. Para hacer esto
se trató de evitar la fricción, por lo que podemos
decir que esta fue nula.
Con las fórmulas que especificamos en los resultados
pudimos obtener todos los datos del
problema, y resolver finalmente los dos principales objetivos de
la práctica.
ALVARENGA, Beatriz y A. MÁXIMO, Física general con
experimentos
sencillos, Harla, México,
1981, 406-414 pp.
WILSON Jerry. Física 2ª ed.
México:
1996 Prettice Hall. 186- 190p.p.
HEWITT Paul. Física conceptual 3ª ed. México:
1999 Addison Wesley. 94-96p.p.
Resumen
En esta práctica se vieron las propiedades de
conservación del ímpetu y de la energía
presente en el sistema mediante una colisión
inelástica. Asi como también de busco definir si
cumple el sistema con la ley de conservación del
ímpetu y/o de la energía.
Autor:
Luis Villarreal Real